Электропривод

Электропривод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится.к электротехнике и может быть использовано для н-ужд прокатного стана. Целью изо бретения является улучшение эксплуа - тациоьп ых показателей путем обеспе чения бесперебойности работы и авто матического повторного включения в аварийных pexiiMax. Б электропривод введены инерционный блок 27, включен--- ный между задатчиком 20 частоты и нелинейным блоком 21 преобразования частоты в напряжение, на выходе рого установлен счетчик 28. Выход nor следнего соединен с управляющим дом ключа 4, обеспечивая подключение управляемого вьтрямителя 3 к сети, Выпрямитель 3 через датчик 10 тока, ЬС фильтр 6, разрядный тиристор 7, дроссель 8, датчик 11 тока и датчик 12 напряжения подключен к входу авто номного инвертора (АИ) 2 напряжения, Выход АИ 2 соединен с двигателем 1, 5 tmoA ю ел Ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,, зО„„1427542

OI"INOAHHE ЙЭОГР17Е1м4Я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г1О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 j 4244195/24-07 (22) 19.03.87 (46) 30.09.88. Бюл.И 36 (71) Научно."исследовательский электротехнический институт Производственного объединения "X3N3" (72) И.А.Альтшулер, С.О.Кривицкий и И.И.Эпштейн (53) 621.313.333(088.8) (56) Авторское свидетельство ЧССР

201089, кл. Н 02 Н 7/09, 1975.

Альтшулер И.А. и др. Комплектный тирнсторный электропривод на основе авторского инвертора напряжения.Электротехническая промышленность, сер. "Электропривод", 1976, вып.1, с.23-25. (S4) (57) Изобретение относится.к электротехнике и может быть использовано для нужд прокатного стана. Целью изо" бретения является улучшение эксглуатациояных показателей путем обеспечения бесперебайности работы и автоматического повторного включения B аварийных режимах. В электропрнвод введены инерционный блок 27, включен-ный между задатчиком 20 частоты и нелинейным блоком 21 преобразования частоты в напряжение, на выходе которого установлен счетчик 28, Выход по", следнего соединен с управляюшим вхо"дом ключа 4, обеспечивая подключение управляемого выпрямителя 3 к сети.

Выпрямитель 3 через датчик 10 тока, LC-фильтр 6, разрядный тиристор 7, м дроссель 8, датчик It тока и датчик )

12 напряжения подключен к входу автономного инвертора (АИ) 2 напряжения. (Выход АИ 2 соединен с двигателем 1, 142754?

HF. 32

19. Управока 27 задержки, ика 28, схему 31

19. 1 з.п. имеющим короткозамкнутый ротор. Блок

13 управления АИ 2 соединен с выходом задатчика частоты 20. Входы блока !4 управления соединены с выходами регулятора 23 напряжения, регулятора 25 тока, блока 19 задержки и датчика 10 тока. Один вход блока 19 соединен с выходом датчика !1 тока, а другойс вы одом схемы 29 задержки, подклю

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемым электроприводам на базе асинхронных дви:гателей с короткозамкнутым ротором, и может быть использовано, например, для нужд прокатного производства (привода рольгангов).

Цель изобретения -.улучшение эксплуатационных показателей электропри вода путем обеспечения бесперебойности работы и автоматического повторного включения в аварийных режимах.

На фиг.1 представлена функциональная схема электропривода; на фиг.2— инерционныи блок; на фиг.3 — - нелинейный блок преобразования частоты в напряжение; на фиг.4 - блок защиты; на фиг.5 - счетчик; на фиг..б - диаграммы, поясняющие действие аварийной защиты.

Электропривод содержит группу (фиг.1) параллельно соединенных асинхронных двигателей 1 с короткозамкнутым ротором, подключенных к выходам автономного инвертора 2 напряжения, реверсивный выпрямитель 3, соединенный входами через управляемый выключатель 4 с клеммами 5 для подключения питающей сети,.LC-фильтр 6, подключенный входами к выходам ревер сивного выпрямителя 3, а выходамик выводам разрядного тиристора 7, дроссель 8, зашунтированный диодом 9, датчик 10 выходного тока выпрямителя„ датчик 11 тока дросселя, датчик 12 входного напряжения инвертора, блок

13 управления инвертором, блок 14 управления выпрямителем с основным . входом 15,входом 16 для задания направления тока, входом 17 защиты и входом 18 для сигнала о наличии тока, блок 19 эа-. ченной через элементы И 33, к выходам счетчика 28 блока пяющий вход инерционного бл подключен к выходу схемы 30 соединенной с выходом счетч ,Ьход "Сброс" которого через задержки подключен к блоку ф-лы, 6 ил.

2 щиты, задатчик 20 частоты вращения и последовательно соединенные нелинейнъ|й блок 21 преобразования частоты в напряжение, первый сумматор 22, регулятор 23 напряжения, второй сумматор 24 и регулятор 25 тока, заиунти» рованной первым управляемым ключом 26.

Один из выходов LC-фильтра 6 подкгпочен непосредственно к соответствующему входу автономного инвертора

2, а другой — через дроссель 8„ Выходы регулятора 25 тока, регулятора 23 напряжения и блока !9 защиты подкгпочены соответственно к основному входу 15, входу 16 для задания направле ния штока, к входу 17 защиты блока !

4 4управления выпрямителем.

Выход задатчика частоты 20 вращения подключен к входу блока 13.

Выход датчика 12 входного напряжения инвертора соединен с другим входом первого сумматора 22, выход датчика

10 выходного тока выпрямителя подклю -. чен к другому входу второго сумматора

24 и к входу 18 для сигнала о наличии тока блока 14 управления выпрямителем.

Вход блока 19 защиты подключен к выходу датчика 11 тока дросселя, а выход соединен с управляющим входом разрядного тиристора 7 и управляющим входом первого управляющего ключа 26.

В электропривод введены инерцион

35 ный блок 27 с управляющим входом, счет ик 28, три элемента 29-31 задержки, схема HE 32 и схема И 33. Вход для сброса блока 19 защиты подключен к выходу элемента 29 задержки, вход

<0 которого соединен с выходом схемы И

33.

1427542

Вход инерционного блока 27 подключен к выходу задатчика 20 частоты вращения, а выход — к входу нелиней"ного блока .32 преобразователя частоты

5 в напряжение. Выход блока 19 защиты подключен к входам элементов 20 и

31 задержки,, счетчика 28 и схемы НЕ

32 ° Выход элемента 30 задержки подключен к управляющему входу инерцион" 1О ного блока 27-, Выход элемента 31 за.держки подключен к входу сброса счетчика 28, счетный вход которого соединен с выходом нелинейного блока 26.

Первый вход схемы И 33 подключен к ° 15 выходу схемы НЕ 32, а второй вход объединен с управляющим входо. управ ляемого BbIKJIIo÷ëòåëÿ 4 и подключен к выходу счетчика 28.

В электропривод могут быть введены 20 источник 34 постоянного напряжения, резистор 35, второй управляемый ключ

36 и цепь, составленная из последовательно соединенных третьего управляемого ключа 37 и стабилизатора 38, под-25 ключенная между входом и выходом регу лятора 23 напряжечия. При этом выход источника 34 постоянного напряжения через резистор 35 и управляемый ключ

Зб подключен к дополнительному входу 30 сумматора 22, а управляющие входы управляемых ключей 36 и 37 соединены с, выходом элемен-.à 30 задержки.

Инерционный блок 27 выполнен с диодом 39 (фиг.2), конденсатором 40 шунтированным управляемым ключом 41, резистором 42, один из выводов кото» рого предназначен для псдкгночения источника постоянного напряжения и с последовательно соединенными резисто- 40 рами 43 и 44 и операционным усилителем 45 с резис-.îðîì 46 в цепи обратной связи. Общая точка резисторов 43 и 44 через диод 39 подключена к другому выводу резистора 42 и к выводу 45 конденсатора 40, а управляющий. вход управляемого ключа 41 образует управляющий вход инерционного блока 27.

Нелинейный блок 21 преобразования частоты в напряжение может быть выпол-50 нен на основе операционного усилителя 47 (фиг.З), шунтированного по цепи обратной связи резистором 48, а также потенциометров 49 и 50, резисторов 51-53, диода 54, включенных на входе этого усилителя 47.

Блок 19 защиты может быть выполнен с компаратором 55 (фиг.4), резисторами 56 и 57 на его входе и с триггером

58. Счетчик 28 на три может содержать цва IK-триггера 59 и 60 (фиг.5) и

: хаму И-НЕ 61.

Группа асинхронных двигателей 1 с ,. о-.коэамкнутым ротором предназначе

;а для вращения механизмов с малым момент, . сопротивления и с высоким. моментом .-.пе;.ции разгрузки (например, в приводе рольгангов).

C ифическим аварийным режимом мос:;;..то ав-.ономного инвертора напряжения является так называемый

"прорыв", т,е. сквозное протекание тока через вентили одно" фазы. В тиристорных инверторах, которые всегда оснащены вспомогательными узлами искусственной коммутации, "прорыв, может возникнуть при перегрузке инвертсра, когда нарушается его коммутационная устойчивость, или вследствие перенапряжений на тиристорах, Прорыв" может быть также спровоцирован помехой, источником которой является узел искусственной коммутации, где циркулирует ток в виде узких импульсов большой амплитуды, а также помехами от работы посторонней коммутационной аппаратуры.

Датчиком сигнала о "прорыве может служить датчик тока дросселя, установленного на входе инвертора. Выходной сигнал датчика воздействует через блок защиты на выключатель, осуществляющий отключение питающего переменного напряжения. Повторное включение электропривода, кнк прави ло, требует вмешательства обслуживающего персонала и связано. с определенными затратами времени.

Отключение электропривода можно считать оправданным, если произошло нарушение B нагрузке или вышел Hs строя инвертор. Однако, если отключе ние вызвано помехой, то простой электродвигателя, нарушающий технологический процесс, является неоправданным.

В предлагаемом электроприводе решается задача автоматического повторного включения в аварийных режимах.

Электропривод работает следующим образом.

При включении выключателя 4 в нормальном рабочем режиме двигатели 1 развивают частоту вращения в соответствии с частотой автономного инвертора 2, определяемой блоком управления инвертором по сигналу задатчи5 14275 ка 20. При этом амплитуда напряжения, на нагрузке определяется углом управления реверсивного выпрямителя 3, задаваемым блоком 14 по сигналу системЫ автоматического регулирования под действием задатчика 20. Соотношение между амплитудой и частотой напряжения определяется нелинейным блоком 21.

При "прорыве" автономного инвертора 2 датчик 11 тока дросселя 8 выдает аварийный сигнал в блок 19 защиты. Переключается триггер 58 (Фиг.4) и с его выхода поступает сигнал "0" на вход 17 для защиты блока 14, который запирает выпрямитель 3, а на управляющий вход ключа 26., который шунтирует ,выход регулятора 25 тока, на управляющий вход разрядного тиристора 7, который шунтирует выход LC-Фильтра 6, пропускается часть разрядного тока конденсатора Фильтра и этим облегча" ется режим короткого замыкания в ав тономном инверторе 2.

Аварийный режим не приводит к размыканию выключателя 4 и отключению электропривода. По сигналу "0" с выхода блока 19 защиты, поступающему че рез схему НЕ 32 и схему И 33 на вход элемента 29 задержки, начинается отсчет задержки Гр9 (элементы 29-31 задержки выполнены, таким образом, что безинерционно реагируют на сигнал "0" и инерционно на сигнал "1".

ЪI

Происходит замыкание в инерционном 3-1 блоке 27, вследствие чего на выходе блока сигнал основного задания падает. Происходит переключение триггера

59 в счетчике 28.

Па сигналу "1" с выхода блока 19

40 начинается отсчет задержки элемента

3l Если в течение р, повторный аварийный сигнал на выходе датчика ll не возникает ° то по истечении этой

45 задержки происходит установка (сброс) триггера 59 счетчика 28 в исходное состояние сигналом с выхода элемента

31 задержки.

Указанному этапу работы электропривода соответствует диаграммы процес сов (Фиг.6) с момента времени t 0 до t > .,Данный этап характеризуется случайным срабатыванием защиты, кото» рое после запирания выпрямителя 3, разряда емкости LC-Фильтра 6 и спада- 55 ния остаточной ЭДС двигателя 1 со« провождается повторным включением электропривода.

42 6

Если имеет место длительная перегрузка электропривода. или происходит авария, например, выходит из строя тиристор в автономном инверторе 2, то повторное срабатывание защиты после повторного включения злектропривода происходит раньше, чем истекает задержка ь !

Рассмотрим такой режим, начиная с момента времени t . На выходе датчика 11 тока дросселя 8 н соответственно датчика 10 (U ) сигнал возрастает до аварийного„ на выходе блока.

19 U вновь вызывает срабатывание блока 19, причем задерж ка lt |, которая начала отсчитываться в момент t прерывается и восстанавливается до нуля. Это означает, что при t происходит переключение триггеров 59 и 60 счетчика 28. При следующем срабатывании блока 19 в момент совпадение двух "1" на входах, схемы И-НЕ 61 счетчика 28 приводит к появлению "0" на его выходе. Отключается выключатель 4, а сигнал с выхода счетчика 28 на входе схемы И

33 блокирует ее выход и отсчет задержки з, благодаря чему состояние триггера блока 19 защиты сохраняется во избежание повторного включения системы управления электроприводом.

Таким образом, если промежуток времени между восстановлением состояния блока 19 защиты и его повторным срабатыванием меньше времени задержки то при третьем сигнале перегрузки происходит полное отключение элек тропривода с помощью выключателя 4.

Наличие конденсатора 40 в инерционном блоке 27 обусловлено, необходимостью плавного (без бросков тока} повторного включения выпрямителя 3.

Наличие отсекающего диода 39 обусловлено необходимостью исключить влияние конденсатора 40 на процессы изменения основного задания от задатчика 20 по цепи резисторов 43 и 44 при регулировании частоты электропривода. С

1427542 этой целью источник (+) заряда конденсатора. 40 через резистор 42 должен

f быть выбран на большее напряжение, чем максимальный сигнал на входе инерционного блока 27.

Выбор схемы счетчика 28 определяется практическими соображениями.

Полное отключение (с помощью выключателя 4) требуется в том случае, если очевидно нарушение работоспособности электропривода, например, при сгорании тиристора автономного инвертора

2. Если электропривод работает в условиях без внешних источников помех (например, в отдельном помещении), то выключатель следует размыкать после второго подряд срабатывания блока защиты, так как возникновение двух подряд прорывов BBToHoMHoFo . 20 инвертора от собственных помех маловероятно. В этом случае используется счетчик на два. Наиболее реальна работа электропривода вблизи от источников помех (контакторов на щитах уп- 25 равления, кранов и т.п.). В этом случае вероятность воздействия помех на автономный инвертор возрастает и полное отключение электропривода допустимо производить по третьему 30 подряд срабатыванию блока защиты. В этом случае требуется счетчик на три, который показан на фиг,5.

При каждом срабатывании блока 19 защиты в двигательной нагрузке возни" кает тормозной эффект, обусловленнын

35 коротким замыканием на входных зажимах автономного инвертора 2. Между тем, изменение частоты автономного инвертора в процессе повторного пуска не предусмотрено — изменяется только амплитуда напряжения. Такой сравнительно простой механизм действия допустим только для электроприводов с высокими моментами инерции механизма и малым моментом сопротивления. В этом случае частота вращения с учетом тормозного эффекта после срабатывания блока защиты практически не изменяется и повторное включение без изменения питающей частоты проте50 кает нормально.

Повышение надежности запирания разрядного тиристора 7 определяется следующим. Одновременно с началом отсчета задержки э замыкается ключ

36 и через резистор 35 на вход регулятора 23 напряжения поступает сигнал, полярность которого обратна сигналу основного задания (на фиг. 1 принято: с выхода блдка 27 "+", на резистор

35 "+"). Принятой полярности соответ" ствует включение стабилитрона 38, который при замкнутом состоянии ключа 3. обеспечивает на выходе регуля тора 23 стабильное задание, нак которого на входе 16 блока 14 соответствует "обратному" направлению тока реверсивного выпрямителя 3. Поскольку на вход 17 в данный момент поступает сигнал защиты, то независимо от задания ток выпрямителя отсутствует. По истечении задержки Lg происходит сброс триггера 58 блока 19 защиты, на выходе которого возникает "1".

При этом снимается запрет с входа 17 блока 14, размыкается ключ 26 и начи нается отсчет задержки 30 элементов.

В течение данной задержки E че-,<

1 реэ реверсивный выпрямитель 3 начина ет протекать "обратный" ток, определяемый напряжением задания от стабилитрона 38 на вход регулятора 25 то-. ка, поскольку стабилитрон смещен током резистора 36 через еще открытый ключ 35.

Обратный ток протекает по контуру: сеть - выключатель 4 — "обратный" . мост реверсивного выпрямителя 3дроссель фильтра 6 -. диод 9 — диоды обратного тока инвертора 2 — "обратный" мост выпрямителя - выключатель

4 - сеть. При этом за счет падения напряжения на диодах обратного тока инвертора 2 обеспечивается надежное запиранне разрядного тиристора 7; который был включен по сигналу "0" из блока 19 защиты.

По истечении задержки

40) нарастает отрицательный сигнал основного задания на входе регулятора 23. Ключи 37 и 36 размыкаются и напряжение на выходе реверсивного выпрямителя З,и соответственно автономного ннвертора 2 восстанавливается до исходной рабочей величины, определяемый задатчиком 20.

Величина задержки р определяется параметрами двигателя, она должна быть больше, чем время спадания тока при разряде остаточной ЭДС двигателей через "прорвавшую ветвь автономного инвертора н разрядный тиристор. В электроприводе рольгангов с двигателями серии AP L<< * 0,15 с. По экс)427542

io периментальньм данным время пропускания обратного тока — задержки достаточно для протекания 2-3 пульсаций тока реверсивного выпрямителя 3 (фиг.6} и составляет 7-)0 мс. Задерж5 ка времени на сброс счетчика

: .-3 с.

Таким образом, благоцаря введению автоматического повторного включения электропривода в аварийных режимах обеспечивается бесперебойность работы и улучшаются эксплуатационные покаsатели электропривода.

Формула изобретения

1. Электропривод, содержащий группу параллельно соединенных асинхронных двигателей с короткозамкнутым 20 ротором, подключенных к выходам автономного инвертора напряжения, реверсивный выпрямитель, соединенный входами через управляемый выключатель . с клеммами для подключения питающей 25

Сети, I.Ñ-фильтр, подключенный входами к выходам реверсивного выпрямителя, а выходами — к выводам разрядного тиристора, дроссель, зашунтированный диодом, датчик выходного тока выпря- g0 мителя, датчик тока дросселя, датчик входного напряжения инвертора, блок управления инвертором, блок управления выпрямителем с основным входом, входом для задания направления тока, входом защиты и входом для сигнала о наличии тока, задатчик частоты вращения и последовательно соединенные нелинейный блок преобразования частоты в напряжение, первый сумматор, 0 регулятор напряжения, второй сумматор и регулятор тока, зашунтированный управляемым ключом, при этом один из выходов LC-фильтра подключен не-. посредственно к одному входу автоном- „ ного инвертора напряжения, а другой через дроссель - к другому входу автономного инвертора, выходы регулятора тока, регулятора напряжения и блока защиты подключены соответствен"

50 но к основному входу, входу для задания направления тока и входу защиты блока управления выпрямителем, выход задатчика частоты вращения подключен

K входу блока управления инвертором, Выход датчика входного напряжения ин вертора соединен с другим входом первого сумматора, выход датчика выходного тока выпрямителя подключен к другому входу второго сумматора и входу для сигнала о наличии тока бло ка управления выпрямителем, вход бло ка защиты подключен к выходу датчика тока дросселя, а выход соединен с управляющим входом разрядного тиристора и с управляющим входом первого управляемого ключа, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения эксг.луатационных показателей путем обеспечения бесперебойности работы и-автоматического повторного включения в аварийных режимах, введены инерционный блок с управляющим входом, счетчик„ три элемента задержки,схема НЕ и схема И,вход для сброса блока защиты подключен к выходу первого элемента задержки, вход которого соединен с выходом схемы И, вход инерционного блока подключен к выходу задатчнка частоты вращения, а выходк входу нелинейного блока преобразования частоты в напряжение, выход блока защиты подключен к входам второго и третьего элементов задержки, входам счетчика и схемы НЕ, выход второ . го элемента задержки подключен к управляющему входу инерционного блока, выход третьего элемента задерж.ки — к входу сброса счетчика, первый вход схемы И подключен к выходу схемы

НЕ, а второй вход соединен с управляющим входом управляемого выключателя и подключен к выходу счетчика, причем инерционный блок выполнен с диодом, конденсатором, шунтированным управля- . ющим ключом, с первым резистором, один из выводов которого предназначен для подключени>. источника постоянного напряжения, и с последовательно со единенными вторым и третьи резисто рами и операционным усилителем, вклю ченными между входом и выходом инерционного блока, при этом общая точка второго и третьего резисторов через диод подключена к другому выводу пер вого резистора и к одному из выводов конденсатора, другой вывод которого предназначен для подключения нулевой шины источника постоянного напряжения, а управляющий вход управляемого ключа образует управляющий вход инерционного блока.

2. Электропривод по п.l 6 л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы, первый сумма тор снабжен третьим входом и введены источник постоянного напряжения, ðå1427542

1 ) зистор, второй управляемый ключ и цепь, составленная из последовательно соединенных третьего управляемого ключа и стабилитрона включенная меж." э 5 ду входом и выходом регулятора напряжения, при. этом выход источника по- . с -оянного напряжения через резистор и;срой управляемый ключ подключен к .=.тьему зхсду первого сумматора, а

-.ллю1ие входы зторого и треть-:го

:. -;а: -немых ключей соединены с выходом в -рого элемента задержки.!

42754?

gy "Ю " М Тт М ТМ У Г ф

5 <83 "> 2В

1.

)

МВ%БЮ1%%3ЯФИ9 ц ЯЩ 32ЖДРЙЭВФЯВЙФЮХМВЗЮЙ1 ЪМЯФИМР

6, Ygf)

%9 %%"." :„".УО

,, .

:ъйф .—..» ЫфМ1сЮДаЖЪ?Р

Ф:ЮГ.ЗЪМ* Ь " t"Ь "- . ".%.- Яй ХЙЫВ

1 ЯЮЫВИФ:Ж%Г4 ф

Ф

j )

1-1

«, ) 6 -; 6- 4Я (,Я

tq 8p 3g

ДЦф, Д