Устройство для защиты электропривода постоянного тока от изменения заданной скорости вращения

Устройство для защиты электропривода постоянного тока от изменения заданной скорости вращения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА ОТ ИЗМЕНЕНИЯ ЗАДАННОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ, содержащее входной сумма-Гор, тахогенератор и датчик напряжения, выходы которых связаны с компараторами, вторые входы которых подключены к блоку опорных напряжений, элемент И, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем резервирования и индикации неисправности , дополнительно введены датчик тока, функциональный преобразователь в виде аналоговой модели электропривода , входной сумматор, два измерительных сумматора, два блока выделения модуля сигнала, два ключевых элемента , четыре элемента ЗАПРЕТ, элб:мент И-НЕ и ключ выбора режима работы , причем вход функционального преобразователя подключен параллельно прямому входу входного сумматора, выход которого предназначен для подключения к блоку рехулированкя . рости вращения электродвигателя, BUIход функционального преобразователя соединен с двумя параллельными цепочками , состоящими из последовательно соединенных измерительного сумматора, блока выделения модуля сигнала, компаратора , элемента ЗАПРЕТ и ключевого элемента, причем выход тахогенератора соединен с инверсным входом измерительного сумматора первой цепочки и через ключевой элемент первой цепочки - с инверсным входом входного сумматора, выходы датчика напряжения и датчика тока соединены с инi версным входом измерительного сумматора , второй цепочки и через ключе (Л вой элемент второй цепочки - с инверсным входом входного сумматора, при этом выход компаратора первой цепочки соединен также с запрещающим входом элемента ЗАПРЕТ второй цепочк-и, выход компаратора второй цепочки соединен через ключ выбора режима работы с запрещающим входом элемента ч ЗАПРЕТ первой цепочки, при этом вы ходы компараторов соединены также 4 с входами элементов И и И-НЕ, треть им и четвертым элементами ЗАПРЕТ, 1 причем сигнальный вход третьего и запрещающий вход четвертого элементов ЗАПРЕТ подключены к компаратору первой цепочки, а сигнальный вход четвертого и запрещающий вход третьего элементов ЗАПРЕТ подключены к компаратору второй цепочки, причем выходы элементов И, И-НЕ, третьего ;И четвех того элементов ЗАПРЕТ подключены , к цепям сигнализации.

(19) (! 1) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 02 Н 7 093 Н 02 Р 5/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Ф®

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ +4egg

Ф д . (21) 3640511/24-07 (22) 06.06.83 (46) 15.09.85. Бюл. Р 34 (72) И.В. Шалыгин и В.С, Бурок (71) Новочеркасский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе ,(53) 621.316.925(088,8) (56) 1. Чиликин М.Г., Сандлер А,С, Общий курс электропривода. М.:.Знер-гоиздат, 1981, с. 478 рис. 12.8, 2. Патент США - 4275342, кл. Н 02 P 5/16, 1981 ° (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА ОТ ИЗМЕНЕНИЯ ЗАДАННОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ, содержащее входной сумматор, тахогенератор и датчик напряжения, выходы которых связаны с компараторами, вторые входы которых подключены к блоку опорных напряжений, элемент И, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения надежности путем резервирования и индикации неисправности, дополнительно введены датчик тока, функциональный преобразователь в аиде аналоговой модели электропривода, входной сумматор, два измерительных сумматора, два блока выделения модуля сигнала, два ключевых элемента, четыре элемента ЗАПРЕТ, эле мент И-HE и ключ выбора режима работы, причем вход функционального преобразователя подключен параллельно прямому входу входного сумматора, выход которого предназначен для подключения к блоку регулирования ско» рости вращения электродвигателя, вйход функционального преобразователя соединен с двумя параллельными цепочками, состоящими из последовательно соединенных измерительного сумматора, блока выделения модуля сигнала, компаратора, элемента ЗАПРЕТ и ключевого элемента, причем выход тахогенератора соединен с инверсным входом измерительного сумматора первой цепочки и через ключевой элемент первой цепочки — с инверсным входом входного сумматора, выходы датчика напряжения и датчика тока соединены с инверсным входом измерительного сумматора, второй цепочки и через ключевой элемент второй цепочки — с инверсным входом входного сумматора, при этом выход компаратора первой цепочки соединен также с запрещающим входом элемента ЗАПРЕТ второй цепочки, выход компаратора второй цепочки соединен через ключ выбора режима работы с запрещающим входом элемента

ЗАПРЕТ первой цепочки, при этом выходы компараторов соединены также с входами элементов И и И-НЕ, третьим и четвертым элементами ЗАПРЕТ, причем сигнальный вход третьего и запрещающий вход четвертого элементов ЗАПРЕТ подключены к компаратору первой цепочки, а сигнальный вход четвертого и запрещающий вход треть-его элементов ЗАПРЕТ подключены к компаратору второй цепочки, причем выходы элементов И, П вЂ” HE, третьего и четвертого элементов ЗАПРЕТ подключены.к цепям сигнализации, 1179474

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для защиты электроприводов постоянного тока, Целью изобретения является повы- 5 шение надежности защиты путем резервирования и индикации неисправностей, На чертеже показана блочная схема устройства для защиты электропривода постоянного тока от изменения заданной скорости вращения.

Устройство содержит входной сумматор 1, блок регулирования скорости вращения 2, тахометрический мост в виде датчика напряжения и датчика 15 тока, образованный резисторами 3 и 4, двигатель постоянного тока 5 и соединенный с ним тахогенератор 6.

Функциональный преобразователь 7 представляет собой выполненную на 20 операционных усилителях упрощенную аналоговую модель электропривода с элементами обратных связей, Эта модель работает в натуральном масштабе времени и связывает зада- 25 ющее напряжение с напряжением тахогенератора или датчика напряжения.

К выходу функционального преобразователя 7 подключены два блока 8 и 9, каждый из которых содержит изме-3р рительные сумматоры 10, блок выделения модуля сигнала 11, компаратор 12, элемент ЗАПРЕТ 13 и ключевой элемент

14. Вторые входы компараторов 12 соединены с блоком опорных напряжений 15

Запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ

13 блока 8 через ключ выбора режима работы 16 соединен с выходом компаратора 12 блока 9, а запрещающий вход элемента 3AIIPFТ 13 блока 9 соединен с выходом компаратора 12 блока 8 непосредственно.

Тахогенератор 6 соединен одновременно с инверсным входом сумматора 10 блока 8 и сигнальным входом ключево- 5 го элемента 14 того же блока.

Тахометрический мост в виде датчи- ка тока и датчика напряжения, образованный резисторами 3 и 4 и внутренним сопротивлением двигателя 5, ro единен одновременно с инверсным входом сумматора 10 блока 9 и сигнальным входом ключевого элемента 14 этого же канала.

Сигнальные выходы обоих элементов 14 соединены с инверсным входом сумматора 1.

Блок защиты и сигнализации 17 содержит элемент И 18. элемент ЗАПРЕТ 19 и 20,. элемент И-HE 21, при этом сигнальный вход элемента 3АПРЕТ 19 подключен к выходу компаратора 12 блока 8, а запрещающий вход к выходу компаратора 12 блока 9.

Элемент ЗАПРЕТ 20 включен наоборот, что обеспечивает ему инверсный логический выход по отношению к элементу 19.

Сигнал на выходе элемента 18 свидетельствует о полной исправности системы управления электропривода, сигнал на выходе элемента 19 свидетельствует о выходе из строя канала обратной связи по скорости; сигнал на выходе элемента 20 свидетельствует о выходе из строя канала обратной связи по ЭДС, сигнал на выходе элемента 21 свидетельствует о выходе из строя обоих каналов обратной связи и действует на отключе. ние блока 2, (выходы элементов 18 — 21 на схеме не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Если все элементы электропривода исправны, двигатель работает по заданной скорости.

При этом на вход преобразователя 7 поступает сигнал задания скорости U а выходное напряжение с преобразователя 7 — U 7 поступает на первые входы сумматора 10 обоих блоков 8 и 9. На инверсные входы этих сумматоров поступают напряжение U с тахогенератора 6 (в блок 8) и U, с тахометрического моста 3 и 4 (в блок 9) .

В блоке 8 на вход блока выделения модуля 11 подается разность напряжения U — U, а с выхода блока 11 получаем Ug> = U UM > ° Иодуль раз ности напряжений на компараторе 12 сравнивается с напряжением Ug получаемым с блока опорных напряжений 15.

Это напряжение выбирают равным допустимой ошибке рассогласования в системе (допустимому отклонению скорости от заданной нормы в установившихся и переходных режимах), Если выполняется условие Б (П > то на выходе компаратора имеется сигнал, равный логической единице, который поступает на сигнальный вход элемента ЗАПРЕТ

13. Так как ключ 16 разомкнут, то на .выходе элемента 13 единичный сигнал>

11 794 74

40 который поступает на управляющий вход ключевого элемента 14 блока 8, Ключевой элемент обеспечивает прохождение сигнала от тахогенератора к инверсному входу входного сумматора 1, т.е. обеспечивается управление двигателем с обратной связью по скорости.

В это же время напряжение U no7 дается на суммирующий усилитель 10 блока 9, на второй инверсный вход которого подается напряжение U< с тахометрического моста. На вход блока выделения модуля 11 блока 9, таким образом, подается разность напряжений Up — Ug а с выхода блока 11 получаем Uö = /U — Ug /, Модуль разности напряжений на компараторе 12 сравнивается с напряжением ./3, получаемым с блока опорных напряжений 15, Если 20 выполняется условие UJ< + U то на выходе компаратора формируется сигнал, равный логической единице, который поступает на сигнальный вход элемента ЗАПРЕТ 13. Но так как на запрещающий вход этого элемента из блока 8 поступает единичный сигнал, то на выходе элемента 13 блока 9 сигнала нет, ключевой элемент 14 этого блока запрет и сигнал обратной связи 30 по ЭДС двигателя в систему управления не подается.

Единичные уровни сигнала с компараторов 12 блоков 8 и 9 подаются на оба входа элемента И 18 и íà его вы- З5 ходе имеется единичный сигнал, свидетельствующий о полной исправности системы управления электроприводом.

На выходах элементов 19, 20 и 21 сигналов нет.

В случае отказа в цепи обратной связи по скорости двигателя, на вход сумматора 10 блока 8 подается только напряжение U, à U отсутствует; следовательно, так как с выхода 11 получим U = /U /, то условие

U« U> не выполняется и на выходе элемента 12 сигнала не будет, Не будет его и на выходе элемента 13.

Следовательно, ключевой элемент 14 блока 8 будет закрыт, но, так как исчезнет единичный сигнал на запрещающем входе элемента 13 блока 9, то на выходе его появится сигнал, который откроет ключевой элемент 14 бло- g5 ка 9 и на и нверсный вход сумматора и блока управления приводом будет подано напряжение обратной связи по ЭДС двигателя U<, т .е. <-пс г. ма управления перейдет н режим раб<ты обратной < вязью по ЭПС.

При этом единичный уровень с игнл ла с компаратора 12 блока 9 сохраняется, а исчезает на выходе компаратора 12 блока 8, но так как элемент 19 ЗАПРЕТ включен запрещающим входом на выходе компаратора 12 блока 8, а сигнальным входом на выход компаратора 12 блока 9, то в этом случае на выходе элемента 19 появится - игнал, свидетельствующий о выходе из строя канала обратной связи по скорости и переходе системы на работу с обратной связью по ЭДС. На BbLõîäàõ элементов 18, 20 и 21 сигналов нет, В случае отказа в цепи обратной связи по ЭДС канал обратной связи по скорости сохраняется, ключевой элемент 14 блока 8 открыт, а в блоке 9 не выполняется условие U < tJ, 41 на компараторе 12, и на выходе компаратора. отсутствует сигнап. Ключевой элемент 14 блока 9 закрыт.

Так как элемент 20 ЗАПРЕТ включен запрещающим входом на выходе компаратора 12 блока 9, а сигнальным входам на выход компаратора 12 блока 8, то в этом случае на выходе элемента

20 ЗАЕРЕТ появится сигнал, свидетельствующий о выходе из строя канала обратной связи по ЭДС и отсутствии резерва. На выходах элементов 18, 20 и 21 сигналов нет.

При отказе в цепях обратных связей по скорости по ЭДС отсутствуют сигналы U и Ug на инверсных входах сумматоров 10 блоков 8 и 9 на компараторах этих каналов соответственно не выполняются условия U (Uд и

Кгочевые элементы 14 обоих блоков закрыты.

При этом исчезновение единичных сигналов с выходов обоих компараторов 12 блоков 8 и 9 приводит к появлению выходного сигнала у элемента 2 1, свидетельствующего о том, что оба канала обратной связи неисправны и одновременно следует отключение блока регулирования скорости 2 электропривода (неисправность других элементов системы управления электроприводом выявляется и блокируется другими устройствами защиты).

К юч 16 выбора режима работы позволяет блокировать (в замкнутом со-

1179474

Составитель А. Бондаренко

Техред M.Êóçüìà

Корректор Л. Бескид

Редактор Л. Авраменко

Заказ 5690/57

Тираж 620

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 стоянии) ключевые элементы 14 блоков 8 и 9. В этом случае система управления электроприводом будет разомкнута и этот режим. может исполь- зоваться как наладочный. В режиме нормального функционирования системы управления ключ 16 разомкнут.

При отказе тахогенератора переход к использованию обратной связи по

ЭДС двигателя выполняется с сохранением статических характеристик си стемы, связывающих угловые скорости н напряжение задания.

Для этого необходимо установить коэффициент передачи тахометрического моста от ЭДС двигателя к напряжению обратной связи равным коъффициенту передачи от ЭДС двигателя к напряжению тахогенератора 0 в системе с тахогенератором.

При этом быстродействие и стати10 ческая точность регулирования системы с обратной связью по ЭДС несколько меньше, чем у системы с обратной связью по скорости, что можно допус-, тить на время резервирования, 1