УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ЯКОРНОЙ ЦЕПИ ДВИГАТЕЛЯ
VOLTAGE MONITOR DEVICE IN MOTOR ANCHOR CIRCUIT

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.
ном
макс
макс
ном
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. Если при этом электропривод работал на максимальной скорости n (при минимальном потоке возбуждения), величина ЭДС двигателя, пропорциональная произведению n⋅Ф, 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.