Устройство для согласования углового положения синхронно вращающихся валов электродвигателей

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3443812/24-07 (22) 27. 05. 82 (46) 07.09.83. Вюл. и 33 (72) Влад.В.Андрущук и Вик.В.Андрущук (71} Ленинградский ордена Ленина поли" технический институт им. И. И. Калинина (53) 621. 316. 718. 5(088. 8) <56) 1. Авторское свидетельство. СССР

N 467440,кл. Н 02 Р 5/06, 1967. . 2.. Авторское свидетельство СССР

М 834822, кл. H 02 Р 5/06, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОГЛАСОВАНИЯ

УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ СИНХРОННО ВРАЩАЮЩИХСЯ ВАЛОВ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ, содержащее системы фазовой автоподстройки частоты вращения двигателей, вход одной из которых связан с генератором опорной частоты, а выход подключен к преобразователю, последовательно соединенному с первыми одновибратором и схемой И, вход второй системы фазовой автоподстройки частоты вращения двигателей связан через последовательно соединенные первый и второй управляемые ключи с входами двух вспомогательных генераторов, а выход соединен с входом второго преобразователя выход которого через второй одновибратор подключен к входу второй схемы И и к второму входу: первой схемы И, два триггера, вх()ды установки "нуля" которых объединены и связаны с выходом второй схемы

И, вход установки "единицы" первого триггера подключен к выходу третьей схемы И, входы которой соединены с выходами первого и второго преобразователей и с входом схемы НЕ, выходом подключенной к второму входу второй схемы И, вход установки "единицы" второго триггера соединен с выходом первой схемы И, выход генератора опорной частоты соединен с BTopblM входом |второго управляемого ключа, о т л и ч а ющ е е с я тем, что с целью увеличения быстродействия; в него введены четвертая .схема И, вторая схема

НЕ, последовательно соединенные поро говый блок, фильтр;нижних частот и измерительный триггер, входы которого соединены с выходами одновибра" торов и с первым входом четвертой схемы И, второй вход которой через вторую схему НЕ соединен;с выходом второго преобразователя, три дополни- тельных ключа, первые входы первого и ! второго дополнительных ключей объеди.,нены и подключены к выходу генератора опорной частоты, вторые входы подключены к выходу второго управляемого ключа, а третьи входы указанных ключей объединены и подключены к первому входу третьего до.полнительного ключа, второй и тре-. тий вход которого соединен соответственно с выходом четвертой и второй схем И, выход третьего дополнительного ключа подключен к вхо эм установки "нуля" триггеров.

1040584 2 да (2

Изобретение относится к электро- . технике и может быть использовано в установках, где требуется согласованное угловое положение синхронно вращающихся валов, например, в системах электрического вала, в установках видео и звукозаписи .

Известно устройство синхронизации скорости электродвигателя, в котором для ускорения процесса синхро- to низации двигателя используются эталонный и вспомогательный генераторы, причем частота вспомогательного меньше частоты опорного генератора и выход вспомогательного генератора сое1 динен с первым входом дополнительного триггера, на второй вход которого подсоединен выход формирователя импульсов датчика скорости двигателя, выход триггера соединен с входом схе- О мы И, на другой вход которой поступают импульсы с выхода формирователя импульсов датчика скорости двигателя, а выход схемы И соединен с входом фазового детектора системы фазовой автоподстройки частоты. 8 процессе разгона двигателя до скорости, когда частота датчика скорости меньше частоты вспомогательного генератора, синхронизатор запрещает прохождение импуль° сов дбтчикаскорости, норазрешает прохождение импульсов опорного генератора. ТрИггерный фазометр системы фазовой автоподстройки частоты находится в состоянии "0" и двигатель разго I 35 няется,при максимальном сигнале управ» ления. Если скорость двигателя достигает значения, при котором частота двигателя будет больше частоты вспомогательного генератора, дополнительный триггер переводится в другое состояние и синхронизатор снимает запрет со схемы совпадения, а фазовый детектор начинает работать в режиме синхронизации осуществляя синхрониФ

45 зацию частоты датчика двигателя по отношению к частоте опорного генератора. Это устройство обеспечивает форсированное согласование по частоте двигателя постоянного тока до скоростей вращения, близких к частоте опор- 5 ного генератора, а затем вступает в работу схема фазовой подстройки частоты, которая подтягивает скорость двигателя до полного равенства входных частот p) . 55

Однако процесс разгона не контролируется по углу и двигатели, раз гоняясь до синхронной скорости,проходят различные пути, что приводит к различным угловым положениям валов синхронизируемых двигателей.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для согласования углового положения синхронно вращающихся валов электродвигателей, содержащее системы, фазовой автоподстройки частоты вращения двигателей, вход одной из которых связан с генератором опорной частоты, а выход подключен к преобразователю, последовательно соединенному с первыми одновиб ратором и схемой И, вход второй системы фазовой автоподстройки частоты вращения двигателей связан через по-. следовательно соединенные первый и второй управляемые ключи с входами двух вспомогательных генераторов, а выход соединен с входом второго преобразователя, выход которого через второй одновибратор подключен к входу второй схемы И и к второму входу первой схемы И, два триггера, входы установки "нуля" которых объединены и связаны с выходом второй схемы И, вход установки "единицы" первого триггера подключен к выходу третьей схемы И, входы которой соединены с выходами первого и второго преобразователей и с входом схемы НЕ, выходом подключенной к второму входу второй схемы

И, вход установки "единицы" второго триггера соединен с выходом первой схемы И, выход генератора опорной частоты соединен с вторым входом второго управляемого ключа.

При включении приводов подается питание на блоки системы управления и осуществляется установка триггеров в положение "0". Поэтому на вход системы фазовой автоподстройки поступает сигнал с выхода опорного генератора, а на вход другой системы ,фазовой автоподстройки - сигнал с выхода вспомогательного генератора, так как при нулевом положении триг геров через управляемые ключи проходит только сигнал первого вхоЧастоты генераторов устанавливаются с некоторой разницей и после синхронизации приводов по каждому из каналов имеет место взаимное угловое перемещение валов электродвигателей, Скорость перемещения

1зависит от разницы частоты генерато ров и может быть установлена достаЦель изобретения — повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, З5 что в устройство для согласования углового положения синхронно вращающихся валов электродвигателей, содержащее системы фазовой автоподстройки

40 частоты вращения двигателей, вход одной из которых связан с генератором опорной. частоты, а выход подключен к преобразователю, последовательно соединенному с первыми одновибратором и .схемой И, вход второй системы . фазовой автоподстройки частоты вращения двигателей связан через после" довательно соединенные первый и второй управляемые ключи с входами двух вспомогательных генераторов, а выход соединен с входом второго преобразователя, выход которого через второй одновибратор подключен к:входу второй схемы И и к второму входу первой схемы И-, два триггера, входы установки "нуля" которых объединены и связаны с выходом второй схемы И, вход установки "единицы" первого, 55

3 10405 точно большой, что ускоряет процесс : предварительного согласования углового положения валов электродвигателей. Это состояние схемы продолжает% ся до тех пор, пока не совпадут во времени импульсы преобразователей устройства и на выходе ячейки И не появится сигнал. При этом, чтобы процесс согласования по углу завершился на одном периоде сближения 10 импульсов, необходимо ширину щели преобразователей выбирать из условия р д(„ Т., (1), гдедИ - разница между скоростью лервого и второго двигателя; 15

Т- период вращения двигателя,скорость которого наибольшая.

Если условие (,11 не выполняется то процесс синхронизации проходить в течение нескольких пе- 20 риодов до тех пор, пока импульсы на выходе преобразователей не совпадут во времени.

Таким образом, стремясь ускорить процесс согласования,, т.е. увели- 25 чивая Ь-у, необходимо увеличивать угол синхронизации, но при этом уменьшается точность согласования, и наоборот, желая увеличить точность. согласования углового положения валов 50 необходимо затягивать процесс согласования.

84 4 триггера подключен к выходу третьей схемы И, входы которой соединены с выходами первого и второго преобразователей и с входом схемы НЕ, выходом подключенной к второму входу второй схемы И, вход установки "едини. цы" второго триггера соединен с выходом первой схемы И, выход генератора опорной частоты соединен с вторым входом второго управляемого ключа, введены четвертая схема И, вторая схема НЕ, последовательно соединенные пороговый блок, фильтр нижних частот и измерительный триггер, входы которого соединены с выходами одновиб раторов и с первым входом четвертой схемы И, второй вход которой через вторую схему НЕ соединен с выходом второго преобразователя, три дополнительных ключа, первые входы первого и второго дополнительных ключей объединены и подключены к выходу генератора опорной частоты, .вторые входы подключены к выходу второго управляемого ключа, а третьи входы указанных клю- . чей объединены и подключены к первому входу третьего дополнительного:ключа, второй и третий вход которого соединены соответственно с выходом четвертой и второй схем И, выход третьего дополнительного ключа подключен к входам устаровки "нуля" триггеров.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство для . согласования углового положения синхронно вращающихся валов электродвигателей содержит системы 1 и 2 фазовой автоподстройки час-. тоты вращения двигателей, вход одной из которых связан с генератором 3 опорной частоты, а выход подключен к преобразователю 4, последовательно соединенному с одновибратором 5 и схемой И 6, вход системы 2 фазовой автоподстройки частоты вращения двигателей связан через . последовательно соединенные управляемые ключи 7 и 8 с входами вспомогательных генераторов 9 и 10, а выход соеди,нен с входом преобразователя 11, выход которого через одновибратор 12 подключен к входу схемы И 13 и к второму входу схемы И 6, триггеры 14 и 15, входы установки

"нуля" которых объединены и связаны с выходом схемы И 13, вход установки

"единицы" триггера 14 подключен к выходу схемы И 16, входы которой соединены с выходами преобразователей

1040584 ц и 11 и с входом схемы HE 17, выхо дом подключенной к второму входу схе мы И 13, вход установки "единицы" триггера 15 соединен с выходом схемы И 6, выход генератора 3 опорной частоты соединен с вторым входом управляемого ключа 8.

Кроме того, устройство содержит схему И 18, схему HE 19, последовательно соединенные пороговый блок 20, 10 .фильтр 21 нижних частот и измерительный триггер 22, входы которого соединены с выходами одновибраторрв

5 и 12 и с первым входом схемы И 18, второй вход которой через схему НЕ 19 соединен с выходом преобразователя

11, три дополнительных ключа 23-25, первые входы дополнительных ключей 23 и 24 объединены и подключены к выходу генератора 3 опорной частоты, вторые входы подключены к выходу управляемого ключа 8, а третьи входы указанных ключей объединены и подключены к выходу порогового блока

20 и к первому входу дополнительного ключа 25, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом схем И 18 и

13, выход дополнительного ключа 25 подключен к входам установки "нуля" 30 триггеров 14 и 15.

Устройство работает следующим образом.

При включении питания блоки системы управления осуществляют установку триггеров 15 и 14 в положение "0"

На входы управляемых ключей 23-25 с выхода порогового блока 20 поступает. сигнал, соответствующий логическому нулю, В результате на вход ведущей системы 1 фазовой автоподстройки поступает сигнал с выхода опорного генератора 3, а на вход ведомой системы 2 фазовой автоподстройки через управляемые ключи 7,8 и 23 - сигнал 45 с выхода вспомогательного генератора 10.

Частоты генераторов 3 и 10 .устанавливаются с некоторой разницей и после синхронизации приводов по каждому из каналов имеет место взаимное угловое перемещение валов электродвигателей.Это состояние схемы продолжается до тех пор, пока не совпадут во времени импульсы преобразовате. лей 4 и 11 и на выходе схемы И 16 не появится сигнал. Чтобы процесс согласования по углу завершился на одном периоде сближения импульсов необходимо ширину щели преобразователей

4 и 11 выбирать из условия

, > A CD g T гдейСд - разность скоростей первого и второго двигателя;

- период вращения двигателя, скорость которого наибольшая.

Появление импульса на выходе схемы

И 16 приведет к опрокидыванию триггера 14,в результате ключ 7 переводит систему 2 фазовой автоподстройки на управление от вспомогательного ге-. нератора 9, имеющую частоту близкую к частоте опорного генератора 3. По-. сле синхронизации второго двигателя начинается медленное сближение передних фронтов импульсов преобразователей 4 и 11. На выходе одновибраторов 5 и 12 формируются импульсы согласования малой длительности. При одновременном появлении этих импульсов на входах схемы И б и на ее выходе появится сигнал, который опрокинет триггер 15 в положение. "1" и ключ 8 переведет систему 2 фазовой автоподстройки на управление от опорного генератора 3. После синхронизации двигатели в обоих системах вращаются синхронно и синфазно с угловым рассогласованием, не превышающим одной дискреты импульсного дат= чика скорости. Причем, чтобы синхронизация на завершающем этапе сближения с малой скоростью прошла за один интервал сближения, длительность импульсов одновибраторов 5.и 12 должна быть равна или больше длительности периода сигнала обратной связи системы 1афазовой автоподстройки. е

В случае выхода любой системы электропривода из синхронизма и нарушения углового положения валов импуль сы на выходе схемы НЕ 17 .совпадут во времени с импульсом одновибратора 12 и на выходе схемы И !3 появйтся сигнал, который через ключ 25 переведет триггеры 15 и 14 в положение "0" и вся схема вернется в ясходное состояние. Процесс синхронизации повторится с последовательным переходом системы

2 фазовой автоподстройки на управление от вспомогательных генераторов

9 и 10, а затем от опорного генератора 3. !

1040584

Если с выхода порогового блока 20 на ключи 24, 23 и 25 подается логическая единица, то в этом случае ведущей системой фазовой автоподстройки становится система 2, а ведомой с заданием скорости от вспомогательных генераторов 9 и 10 - система

1 фазовой автоподстройки.

При выходе любой системы .из син10 хронизма и нарушения углового положения импульсы на выходе схемы НЕ 19 совпадут во времени с импульсами оДно вибратора 5 и на выходе схемы И 18 появится сигнал, который через ключ

25.переведет триггеры 15 и 14 в "нулевое" состояние. Процесс синхронизации будет проходить с последова" тельным. переводом системы 1 фазовой автоподстройки на управление от вспомогательных генераторов 9 и 1О и да- лее от генератора 3 опорной. частоты,.

Режимы работы устройства"с разделе. нием систем фазовой автоподстрой" ки на ведущую и ведомую определяются характером сигнала на выходе по" рогового блока 20, который зависит от величины угла фазового сдвига между импульсами одновибраторов 5 и 12. Так, при фазовом сдвиге 0-180 на выходе порогового блока 20 появ" ляется логический "0", а при фазовом сдвиге 180-360 - логическая 1".

Преобразование угла фазового сдви- . 35 га в соответствующие логические уровни осушествляется помимо порого- ° вого блока 20 измерительным триггером

22 и фильтром нижних частот 21.

Работа данного устройства в двух режимах позволяет уменьшить время согласования выходных валов, так как при любом по знаку нарушении синфазного вращения происходит отработка меньшего угла рассогласования.

Например, если в результате нарушения согласованного вращения выходной импульс одновибратора 12 будет отставать от выходного импульса одновибратора 5 в пределах 0-180, в данном устройстве обеспечивается подтягивание выходного импульса одно. вибратора 12 до совпадения с выходным импульсом одновибратора.5 путем последовательного подключения на вход системы 2 фазовой автоподстройки частоты вращения вспомогательных генераторов 10 и 9 и .генератора

3 опорной частоты. При опережении импульсов одновибратора 12 импульса одновибратора 5 в пределах 180-360 происходит переключение системы

2 фазовой автоподстройки частоты вращения на генератор 3 опорной частоты, а системы 1 фазовой автоподстройки частоты вращения - на вспомогательные генераторы 9. и 10.

В результате происходит подтягивание импульса одновибратора 5 до совпадения с импульсом одновибратора 12 и восстановление согласованного вращения.

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет обеспечить высокое быстродействие согласования углового положения синхронно вращающихся валов электродвигателей.

1040584

Заказ 6945/57 Тираж 687

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель М.Кряхтунова

Редактор С.Квятковская Техред A. Ач Корректор О.Тигор