Устройство для реверсирования двигателя постоянного тока

Устройство для реверсирования двигателя постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

<">690597

Сею э Советскнк

Социалистических

Республик

О,, ft,,:Ö- C;"А И Я

ИЗОБРЁ НИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 16,06.77(21) 2497181/24-07 (51)М. Кл.

Н 02 P 1/22

Н 02 Р 5/16 с присоедннениент заявки М

Гесударственньа квинтет

СССР па делам нэабретеннй и атнрнтнй (23) Приоритет

Опубликовано 05.10.79.Бюллетень J%37

Дата опубликования описания 10.10.79 (53) УДК 621.314. .632 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Редченко, В. И. Ключник, В. А. Чароян и B. В. Куванов (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕВЕРСИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение предназначено для использования в системах и устройствах автоматики, телемеханики, информационно-измерительной техники, а также для управления исполнительными органами цифровых

5 вычислительных машин.

Известны устройства для реверсирования двигателя постоянного тока, выполненные по мостовой схеме, в одну диагот0 наль которой включены источники питания, а во вторую диагональ нагрузка. В плечи моста включены управляющие элементы, к входам которых подключены транзисторные узлы осуществляющие ре15 версирование тока в нагрузке. Входные сигналы приведенных устройств для каждой диагонали моста разнесены во времеm Lg- 2 .

Недостатками известных устройств является то, что онн обладают низкими функциональными воэможностями и низкой надежностью, так как не устраняют ,вероятности полного закорачивания на2 грузки (источника питания) в момент переключения в случае смены управляющего сигнала, например с режима "Прямого хода" на "Реверс и наоборот, без временной паузы.

Из известных устройств наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для реверсирования двигателя постоянного тока, со- держащее четыре управляющих элемента, каждый иэ которых выполнен на транзисторах, включенных по мостовой схеме.

Входные шины Прямого хода и Реверса" через трансформаторы и диоды, включенные по двухполупериодной схеме, подключены к резистивному суммирующему узлу (элементу ИЛИ), к базам транзисторных ключей управлякнцего элемента.

К одной диагонали моста подключен источник питания, ко второй - нагрузка, например, двигатель постоянного тока(З).

Недостатками известного устро йства являются его низкие функциональные воэ

690597 можности и надежность, вызванные тем, что вследствие различных времен открывания и закрывания транзисторов или реле управляющих элементов и узлов реверсирования (элементы ИЛИ, трансформаторы, диоды и т.д.), возможно полное звкорачивание нагрузки в момент переключения и, как следствие, выход из строя управляющих элементов. Данное устройство невозможно также применять в резервированных системах управлении, так хак различные времена открывания и закрывания транзисторов управляющих элементов в различных каналах при обычном резервировании вызывают закорвчивание нагрузки из-еа перекрытия в срабатывании дублирующих ханвлов, что приводит,к выходу из строя управляющих элементов обоих элементов обоих каналов, резервированных обычным способом. Кроме того, данное устройство не может осуществлять реверсирование двигателя при переходе его на механический упор, что также может вызвать выход из строя системы.

В случае подачи сигналов реверсирования с паузой значительно сокращается быстродействие устройства.

Белью изобретения является повышение надежности, быстродействия и расширение функциональных возможностей устройства для реверсирования двигателя постоянного тока.

Для этого в устройство для реверсирования двигателя постоянного тока, со-, "= - держащее входные шины Прямой вход и .

Реверс, в каждом канале управления уп>

1 равляющие элементы, вхлюченные по мостовой схеме, входная диагональ которой подключена к источнику питания, а выходная - соединена с зажимами двигателя, снабжено четырьмя пятивходовыми элементами И, блоками управления и приоритета, восемью элементами запрета, двумя концевыми датчиками и двумя резисторами торможения, а в каждый из каналов управления последовательно с основными включены восемь дополнительйых управляющих элементов, причем резисторы торможения через два последовательно вхлюченных элемента запрета соединены с выходными диагоналями мостовых схем управляющих элементов и зажимами двигателя, концевые датчики которого соединены со входами блоков управления и приоритета, вторые входы которых подключены соответственно к входным шинам Прямой вход, Реверс, а

Их выходы подключены соответственно

4 х первым входам первого и третьего, второго и четвертого элементов И, выходы всех элементов И соединены со входами управляющих элементов соответствующих диагоналей мостовой схемы, второй выход первого управляющего элемента соединен с третьим входом первоra элемента И, второй выход второго управляющего элемента - с четвертым

10 входом третьего элемента И, второй выход третьего управляющего элемента— с четвертым входом четвертого элемента

И, второй выход четвертого управляющего элемента — со вторым входом второго

15 элемента И, второй выход пятого управля-. ющего элемента — с третьим входом третьего элемента И, второй выход шестого управляющего элемента — с четвер I тым входом первого элемента И, второй выход седьмого управляющего элемента— с четвертым входом второго элемента И, второй выход восьмого управляющего элемента — с третьим входом четвертого элемента И, второй выход девятого уп25 равляющего элемента - с пятым входом четвертого элемента И, второй выход десятого управляющего элемента — со вторым входом четвертого элемента И, второй выход одиннадцатого управляющего

З0 элемента - с пятым входом третьего элемента И, второй выход двенадцатого управляющего элемента — со вторым входом третьего элемента И, второй выход тринадцатого управляющего элемента — с з5 третьим входом второго элемента И, второй выход четырнадцатого управляющего элемента — с пятым входом второго элемента И, второй выход пятнадцатого уп равляющего элемента — с пятым входом

40 первого элемента И, второй выход шестнадцатого управляющего элемента - со вторым входом первого элемента И, причем входы первого, второго, третьего и четвертого элементов запрета подключены

45 соответственно ко второму входу первого, к пятому входу первого и четвертого, третьему входу третьего и третьему входу первого элементов И, а входы пятого и шестого, седьмого и восьмого элемен50 тов запрета попарно объединены и подключены соответственно к третьим входам второго и первого элементов И. Кроме того, блоки управления и приоритета содержат элементы И, ИЛИ и НЕ, входы

5 которых подключены к шинам приоритета и к первым входам элементов ИЛИ, подключенных своими вторыми входами соответственно к шинам Прямой ход и Реверс, 690597

5 а выходы элементов ИЛИ подключены к первым входам соответствующих элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих элементов

НЕ, а выходы — с выходными шинами управления.

На фиг. 1 — предлагаемое устройство, функциональная схема; на фиг. 2- блок управления и приоритета, входящего в состав устройства, функциональная схема; 10 на фиг. 3 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит управляющие элементы 1-16, включенные по резервированной мостовой схеме, в одно из плеч которой включен двигатель 17 постоянного тока, а во второе — источник 18 питания, элементы И 19-22, входы которых подключены к выходам блока 23 управления и блока 24 приоритета, выходы диагоналей мостовой, схемы подключены к элементам запрета 25-32 и к резисторам

33, 34 торможения. Двигатель постоянного тока имеет концевые датчики 35-36., выходы которых подключены к соответствующим входам блоков управления и приоритета.

В состав блоков 23 и 24 входят элементы И 37-38, элементы ИЛИ 39-40 и элементы НЕ 41-42. Первые входы элементов ИЛИ,30-40 и входы элементов НЕ 41-42 подключены соответственно к шинам приоритета 43-4-4, а вторые входы элементов ИЛИ 39-40 и выходы элементов И 37-38 подключены соответственно к шинам Реверс 45 и Прямой ход 46 и к выходным шинам 47, 48 управления блоков 23-24.

Устройство работает следующим обра40 зом.

В исходном состоянии сигналы на шинах

Примой ход 46 н Реверс 45 отсутствуют, управляющие элементы 1-16 закрыты и на их вйходах будут присутствовать раз45 решающие единичные уровни, т.е, элементы И 19-22 готовы отработать любой сигнал, поступивший на шины Прямой ход

46 или Реверс 45 блоков 23«24.

Во время отсутствия сигналов íà sxo50 дах устройства элементы запрета 25-32 будут открыты и к зажимам двигателя

17 постоянного тока будут подключены тормозящие резисторы 33-34. При поступлении сигнала на входную шину Примой

55 ход 46 блоков 23-24 открываются управляющие элементы 7, 8, 13, 14, 3, 4, 9, 10, а элементы запрета 25, 32 закрываются единичным -уровнем, поступающим

6 на их запрещающий вход с инверторных выходов управляющих элементов 8 и 9, т.е. тормозящие резисторы 33-34 отключаются от обмотки двигателя. Таким образом, в этом случае осуществляется вращение двигателя в режиме прямого хода. При поступлении сигнала на входную шину Реверс 45 блоков 23, 24 управляющие элементы 5, 6, 15, 16, 1, 2, 1 1, 12 не откроются до тех пор, пока не закроются управляющие элемен ты 3, 4, 7, 8, 9, 10, 13, 14, осуществляющие прямой ход на обоих каналах устройства. В этом случае открывание управляющих элементов 5, 6, 15, 16 возможно только после полного закрытия управляющих элементов 4, 13, 6, 14, а открывание управляющих элементов 1, 2, Il, 12 — только после полного закрытия управляющих элементов 3, 8, 9, 10, т.е. вероятность короткого замыкания полностью устраняется. Отключение тормозящих резисторов в этом случае производится элементами "àïðåòà 26, 27, 40, 31. При переходе из режима реверса в режим прямого хода управляющие элементы 7, 8, 13, 14 откроются только после полного закрытия управляющих элементов 16, 1, 6, 15, а управляющие элементы 3, 4, 9, 10 — только после полного закрытии управляющих эле ментов 12, 5, 2, 11 (фиг. 1). Изложенное будет осуществляться подачей на элементы И 20, 22 при переходе в режи.ме прямого хода и на элементы И 19, 21 в режиме реверса с инверсных выходов управляющих элементов 1 — 16 разрешающих сигналов, .т.е. переход устройства с одного режима работы на второй может производиться без всякой временной паузы, даже с перекрытием, при этом схема, полностью сохраняет свою работоспособность и выход ее из строя за счет временных перекрытий в элементах схемы канала и между каналами невозможен.

Вместе с тем устройство осуществляет нормальное функционирование двигателей при одной любой неисправности в системе.

При достижении отработки системой макнсмального значения срабатывает соответствующий концевой датчик 35 или

36, подавая сигнал на шины приоритета

44 или 43 блоков 23, 24. Этот сигнал при помощи соответствующего инвертора

41 или 42 элементов.И 37 и 38 снимает с выходных шин управления 47 или

48 блоков 23, 24 предыдущий режим и

45

Формула изобретения

1. Устройство для реверсирования двигателя постоянного тока, содержащее входные шины Прямой ход и Реверс в каждом канале управления управляющие элементы, включенные по мостовой схеме, входная диагональ которой подключена к источнику питания, а выходная соединена с зажимами двигателя, о т л ич а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения надежности, быстродействия и расширения функциональных возможностей, включит противоположный, т.е. управление схемой осуществляется через элементы

ИЛИ 39, 40 блоков управления и приоритета 23, 24 или непосредственно через входные шины управления 43, 44 или через шины приоритета 43, 44. Действие команд приоритета возможно только при нахождении на концевых датчиках 35, 36 (достижении максимально возможной величины отрабатываемой информации) .

При сходе с концевых датчиков устройство работает по командам на входных шинах.

Таким образом, введение элементов

И позволяет полностью исключить влияние временных характеристик элементов на работу схемы, исключить возможность возникновения короткого замыкания за счет разброса этих характеристик при реверсировании мостовых схем. Изложен ное значительно (на два порядка и более) повышает надежность устройства по сравнению с известными. Повышение надежности устройства обеспечивается также схе25 мой блока управления и приоритета и концевых датчиков, позволяющих снимать сигнал максимальной отработки до возникновения аварийной ситуации. Все названные элементы и связи позволяют обеспечить

30 работу устройства без временной паузы между сигналами Прямой ход и Реверс, а также при условии перекрытия этих сигналов. Это расширяет функциональные возможности устройства, и повышает его

35 быстродействие на величину, равную отношению Тр/Тп, где Тр — длительность входного сигнала, Тп — пауза между входными сигналами реверсирования.

Изобретение позволяет осуществить его параллельное резервирование и использование в системах управления двигателями постоянного тока с повышенными требованиями к надежности. оно снабжено четырьмя пятивходовыми элементами И, блоками управления и приоритета, восемью элементами запрета, двумя концевыми датчиками и двумя резисторами торможения, а в каждый из каналов управления последовательно с основными включены восемь дополнительных управляющих элементов, причем резисторы торможения через два последовательно включенных элемента запрета соединены с выходными диагоналями мостовых схем управляющих элементов и зажимами двигателя, концевые датчики которого соединены со входами блоков управления и приоритета, вторые входы которых подключены соответственно к входным шинам

Прямой ход, Реверс, а их выходы подключены соответственно к первым входам первого и третьего, второго и четвертого элементов И, выходы всех элементов И соединены со входами управляющих элементов соответствующих диагоналей мостовой схемы, а второй выход первого управляющего элемента соединен с третьим входом первого элемента И, второй выход второго управляющего элемента — c четвертым входом третьего элемента И, второй выход третьего управляющего элемента — с четвертым входом четвертого элемента И, второй выход четвертого управляющего элемента — со вторым входом второго элемента И, второй выход пятого управляющего элемента — с третьим входом третьего элемента И, второй выход шестого управляющего элемента — с четвертым входом первого элемента И, второй выход седьмого управляющего элемента — с четвертым входом второго элемента И, второй выход восьмого управляющего элемента — с третьим входом четвертого элемента И, второй выход девятого управляющего элемента — с пятым входом четвертого элемента И, второй выход десятого управляющего элемента - со вторым входом четвертого элемента И, второй выход одиннадцатого управляющего элемента — с пятым входом третьего элемента И; второй выход двенадцатого управляющего элемента — со вторым входом третьего элемента И, второй выход тринадцатого управляющего элемента - с третьим входом второго элемента И, второй выход четырнадцатого управляющего элемента — с пятый входом второго элемента И, второй выход пятнадцатого управляющего элемента — с пятым входом первого элемента И, второй выход шест надцатого управляющего элемента — со

9 6905 вторым входом первого элемента И, прй-чем входы первого, второго, третьего и четвертого элементов запрета подключены соответственно ко второму входу первого, к пятому входу первого н четвертого, третьему входу третьего и третьему входу первого элементов И, а входы пятого и шестого, седьмого и восьмого элементов запрета попарно объединены и подключены соответственно к третьим входам 10 второго и первого элементов И.

2. Устройство для реверсирования двигателя постоянного тока по п.- 1, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что блоки управления и приоритета содержат элементы И, ИЛИ и НЕ, входы которых подключены к шинам приоритета и к первым входам элементов ИЛИ, подключенных своими вторыми входами к шинам Прямой ход и Реверс, а выходы элементов ИЛИ

97 10 подключены к первым входам соответствующих элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих элементов НЕ, а выходы — с выход-. ными шинами управления.

Источники информапии, . принятые so вниьвние при экспертизе

1. Сотсков Б. С. Основы теории и расчета надежности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники.

М., Высшая школа, 1970, с. 137-138.

2. Конев И. И. Транзисторные импульсные устройства управления электродвигателями и электромагнитными механизмами, М.-Л., "Энергия, 1964, с. 95-110.

3. Косов О. А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключения.

М., Энергия", 1964, с. 247-254, рис. 10-4в.

/1рлмои хоР

Pe_#_ер

Рыл го

Фиг.,у

Составитель Е. Жданов

Редактор И. Челюканов Техред М..Петко Корректор Г. Решетник

Заказ 5978/51 " Тираж 857 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытйй

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

° В

Филиал ППП патент", г. Ужгород, ул. Проектнаи, 4 ю

Рыл

\ ,690597 фг „:.