Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ЯКОРНОЙ ЦЕПИ ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к области преобразовательной техники и автоматизированного электропривода.

Для работы во второй зоне регулирования скорости в системе управления двухзонного электропривода постоянного тока используется обратная связь по напряжению в якорной цепи двигателя, обеспечивающая постоянство якорного напряжения при ослаблении потока возбуждения.

Следствием возникновения неисправности в цепи этой обратной связи (например, отказа датчика напряжения) при работе во второй зоне регулирования является форсированное нарастание потока возбуждения до номинального значения Ф_ном. Если при этом электропривод работал на максимальной скорости n_макс (при минимальном потоке возбуждения), величина ЭДС двигателя, пропорциональная произведению n_макс⋅Ф_ном, может превысить максимально допустимое напряжение на якоре и вызвать выход из строя силовых элементов якорного преобразователя.

Перенапряжение на якоре также может возникнуть при неправильной настройке перехода во вторую зону регулирования.

Известно устройство контроля напряжения в якорной цепи двигателя в тиристорном реверсивном двухзонном электроприводе постоянного тока [1].

Устройство содержит подключенный параллельно якорной цепи резистивный делитель, мостовой диодный выпрямитель, стабилитрон, реле, триггер и два транзисторных ключа. Напряжение с резистивного делителя поступает на выпрямитель, нагрузкой которого служат последовательно соединенные стабилитрон и реле. При достижении максимально допустимого напряжения на якоре двигателя пробивается стабилитрон, срабатывает реле, которое своим замыкающим контактом переключает триггер, управляющий транзисторными ключами. Ключи воздействуют на систему управления электропривода, которая блокирует в якорном преобразователе сигнал задания скорости и ограничивает в возбудителе задание потока возбуждения на минимальном уровне. Таким образом, происходит электрическое торможение двигателя с одновременным ограничением его ЭДС.

Недостатками данного решения являются:

- сложность настройки устройства из-за разброса напряжений срабатывания;

- значительные потери мощности на резистивном делителе вследствие большого потребления тока катушкой реле, что приводит к необходимости применения резисторов с большой допустимой рассеиваемой мощностью и увеличению их габаритных размеров.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению и взятым за прототип является устройство контроля напряжения в якорной цепи двигателя, входящее в состав тиристорного реверсивного двухзонного электропривода постоянного тока серии ЭПУ1М производства ОАО «Чебоксарский электроаппаратный завод» [2]. Электропривод (фиг. 1) содержит якорный преобразователь 1, двигатель 2 с обмоткой возбуждения 3, датчик скорости 4, возбудитель 5, датчик напряжения 6, систему управления электропривода 7, устройство контроля напряжения в якорной цепи двигателя 8, состоящее из порогового элемента 9 и исполнительного органа 10.

Работа прототипа происходит следующим образом.

Модуль сигнала, пропорционального напряжению в якорной цепи, с выхода датчика напряжения 6 поступает на пороговый элемент 9. При превышении напряжением в якорной цепи максимально допустимого значения срабатывает пороговый элемент 9, и исполнительный орган 10 выдает команды, по которым система управления электропривода 7 блокирует в якорном преобразователе 1 задание скорости и ограничивает в возбудителе 5 задание потока возбуждения на минимальном уровне.

Недостатком прототипа является его несрабатывание при перенапряжении в якорной цепи в случае неисправности датчика напряжения (обрыве входной цепи датчика или закоротки на выходе), что снижает надежность устройства.

Технический результат заявляемого решения - повышение надежности устройства контроля напряжения в якорной цепи двигателя.

Технический результат достигается тем, что в устройство контроля напряжения в якорной цепи двигателя, содержащее пороговый элемент и исполнительный орган, дополнительно введены функциональный преобразователь скорости, компаратор и логический элемент ИЛИ, при этом вход порогового элемента подсоединен к первому входу компаратора и выходу датчика напряжения, выход порогового элемента подключен к первому входу логического элемента ИЛИ, выход которого подсоединен к входу исполнительного органа, вход функционального преобразователя скорости подключен к выходу датчика скорости, выход функционального преобразователя скорости подсоединен ко второму входу компаратора, выход которого подключен ко второму входу логического элемента ИЛИ, выход исполнительного органа подсоединен к системе управления электропривода.

Отличительной особенностью изобретения является то, что повышение надежности достигается за счет введения в устройство функционального преобразователя скорости, компаратора и логического элемента ИЛИ.

На фиг. 2 приведен вариант заявляемого устройства контроля напряжения в якорной цепи двигателя, где приняты следующие обозначения:

1 - якорный преобразователь;

2 - двигатель;

3 - обмотка возбуждения двигателя;

4 - датчик скорости (например, тахогенератор);

5 - возбудитель;

6 - датчик напряжения;

7 - система управления электропривода;

8 - устройство контроля напряжения в якорной цепи, состоящее из порогового элемента 9, исполнительного органа 10, функционального преобразователя скорости 11, компаратора 12, логического элемента ИЛИ 13;

9 - пороговый элемент;

10 - исполнительный орган;

11 - функциональный преобразователь скорости;

12 - компаратор;

13 - логический элемент ИЛИ.

В предлагаемом устройстве вход порогового элемента 9 подсоединен к первому входу компаратора 12 и выходу датчика напряжения 6, выход порогового элемента 9 подключен к первому входу логического элемента ИЛИ 13, выход которого подсоединен к исполнительному органу 10, вход функционального преобразователя скорости 11 подключен к выходу датчика скорости 3, выход функционального преобразователя скорости 11 подсоединен ко второму входу компаратора 12, выход которого подключен к второму входу логического элемента ИЛИ 13, выход исполнительного органа 10 подсоединен к системе управления электропривода 7.

Работа устройства происходит следующим образом.

При превышении напряжением в якорной цепи максимально допустимого значения работа устройства аналогична работе прототипа, т.е. сигнал на выходе датчика напряжения 6 возрастает до порога срабатывания порогового элемента 9. Аварийный сигнал с выхода порогового элемента 9 через первый вход логического элемента ИЛИ 13 поступает на исполнительный орган 10, выдающий в систему управления 7 команды на аварийный останов электропривода.

В предлагаемом устройстве введен непрерывный контроль исправности датчика напряжения 6 путем сравнения его выходного сигнала с выходным сигналом функционального преобразователя скорости 11. На вход функционального преобразователя скорости 11 поступает сигнал с датчика скорости 4, на выходе функционального преобразователя скорости 11 формируется сигнал, повторяющий по форме сигнал с выхода датчика напряжения 6 в его штатном режиме работы, но ниже по уровню (примерно на 5-10%). В штатном режиме работы электропривода компаратор 12 не срабатывает.

В случае неисправности датчика напряжения 6 (обрыве входной цепи датчика или закоротки на выходе) его выходной сигнал становится меньше, чем сигнал с выхода функционального преобразователя скорости 11. При этом срабатывает компаратор 12, с выхода которого сигнал аварии через второй вход логического элемента ИЛИ 13 поступает на исполнительный орган 10. Контроль исправности датчика напряжения 6 осуществляется в обеих зонах регулирования скорости.

Таким образом, заявляемое решение повышает надежность устройства контроля напряжения в якорной цепи двигателя в двухзонном электроприводе постоянного тока.

Кроме двухзонного электропривода, предлагаемое устройство может быть применено в однозонном электроприводе постоянного тока с обратной связью по скорости для выявления неисправности датчика напряжения (при его использовании в положительной обратной связи по ЭДС в якорном преобразователе).

Информационные источники, принятые во внимание при составлении описания и формулы изобретения

[1] Электротехнический справочник. В 3т. Т.3: В2 кн. Кн. 2. Использование электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ: И.Н. Орлова (гл. ред.) и др. - 7-е изд., испр. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 616 с: ил. (см. статью «Электроприводы серии ЭПУ1», С. 62…71).

[2] Электроприводы унифицированные трехфазные серии ЭПУ1М. Промышленный каталог 08.41.11 - 99, УДК 62-83:621.9.06 (085), ГРНТИ 45.4.33. С. 7…12.