Устройство регулирования скорости электродвигателя

 

1. УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВА-НИЯ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее асинхронный электродвигатель , подключенный входом к выходу преобразователя напряжения и входу датчика н51пряжения, и задятчик скорости , подключенный управляющим входом к выходу блока пуска, а выходом к управляющему входу преобразователя напряжения, отличающеес я тем,.что, с целью повьшения надежности устройства, в нем дополнительно установлены первый, второй и третий нуль-органы, датчик диаметра шлифовального круга, функциональный преобразователь, умножитель , задатчик допустимой скорости шлифовального круга, элемент И, сглаживающий фильтр, компаратор и релейньй элемент, причем вход первого нуль-органа соединен с выходом датчика напряжения, а его выход через сглаживающий фильтр и последовательно соединенные умножитель и компаратор подключен соответственно к первому и второму входам элемента И, выход датчика диаметра шлифовального круга соединен с вторым входом умножителя, через функциональный преобразователь - с сигнальным входом задатчика скорости, а через второй нуль-огран - с третьим входом элемента И, выход задатчика допустимой скорости шлифовального круга соединен с вторым входом компаратора, а через третий нуль-орган с четвертым входом элемента И, выход которого через релейный элемент подключен к входу блока пуска, 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что умножитель содержит первый и второй одновибраторы и последовательно соединенные первый ключ, интегратор, второй ключ, элемент памяти и эмиттерный повторитель , соединенный выходом с вторым входом интегратора и выходом умножителя, первым входом соединенного с сигнальным входом первого ключа, а вторым входом через первый одновибратор - с управляющим входом первого ключа и входом второго одновибратора, подключенного выходом к управляющему входу второго ключа.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) Э(51) G 05 В 11/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕНН и HOMHTET CCCP

ПО ДЕЛАН ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfM4 (21) 3619190/24-24 (22) 08.07.83 (46) 23.11.84. Бюл. Ф 43 (72) A.П. Варакса, Г.И. Гулькав, С.М, Иоффе и !О.Н. Петренко (71) Минское станкостроительное производственное объединение им. Октябрьской революции (53) 62-50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 319456, кл, В 24 В 47/00, 1970.

2. Руководство по эксплуатации станка МС 510Ф1, МСПО. Минск, 1980, лист. 6,25, схема МС510Ф1-000-000ЭЗ (прототип). (54)(57) 1, УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВА-.

НИЯ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее асинхронный электродвигатель, подключенный входам к выходу преобразователя напряжения и входу датчика напряжения, и задатчик скорости, подключенный управляющим входом к выходу блока пуска, а выходом— к управляющему входу преобразователя напряжения, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в нем дополнительно установлены первый, второй и третий нуль-органы, датчик

- диаметра шлифовального круга, функциональный преобразователь, умножитель, задатчик допустимой скорости шлифовального круга, элемент И, сглаживающий фильтр, компаратор и релейный элемент, причем вход первого нуль-органа соединен с выходом датчика напряжения, а его выход че— рез сглаживающий фильтр и последовательно соединенные умножитель и компаратор подключен соответственно. к первому и второму входам элемента И, выход датчика диаметра шлифовального круга соединен с вторым входом умножителя, через функциональный преобразователь — с сигнальным входом задатчика скорости, а через .второй нуль-огран — с третьим входом элемента И, выход задатчика допустимой скорости шлифовального круга соединен с вторым входом компа-Я ратора, а через третий нуль-орган— с четвертым входом элемента И, выход которого через релейный элемент подключен к входу блока пуска.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что умножитель содержит первый и второй одновибраторы и последовательно соединенные первый ключ, интегратор, второй ключ, элемент памяти и эмиттерный повторитель, соединенный выходом с вторым входом интегратора и выходом умножителя, первым входом соединенного с сигнальным входом первого ключа, а вторым входом через первый одновибратор — с управ. яюшим входом первого ключа и входом второго одновибратора, подключенного выходом к управляющему входу «торого ключа.

1125600

ЗО

l5

35

45

Изобретение относится к устройствам регулирования скорости электродвигателя и может найти применение в приводе главного движения шлифовального станка при регулировании скорости вращения шлифовального круга.

Известно устройство регулирования скорости электродвигателя, содержащее электродвигатель постоянного тока с тахогенератором, подключенный выходом к тиристорному преобразователю постоянного тока, задатчик частоты вращения, блок сравнения опорного напряжения с напряжением тахогенератора, три поляризованных реле, одна из обмоток первого реле включена последовательно с тахогенератором, а вторая — в схему запуска привода, обмотки двух других реле соединены последовательно между собой и включены на разность напряжений тахогенератора и стабилизированного опорного Ц .

Недостаток устройства — низкая надежность, обусловленная его конструктивной сложностью, в частности наличием тахогенератора.

Р

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство регулирования скорости электродвигателя, содержащее асинхронный электродвигатель, подключенный входом к выходу преобразователя напряжения и к входу .датчика напряжения, а выходом — к сигнальному входу .задатчика скорости, подключенного управляющим входом к выходу блока пуска, а выходом — к управляющему входу преобразователя напряжения L2) .

Недостатком известного устройства является низкая надежность, обусловленная возможностью разгона шлифовального круга до линейной скорости, превышающей максимально допустимую линейную скорость, в случае неисправности преобразователя напряжения или неправильных действий обслуживающего персонала.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство регулирования скорости электродвигателя, содержащее асинхронный электродвигатель, подключенный входом к выходу преобразователя напряжения и входу датчика напряжения, и задатчик скорости, подключенный управляющим входом к выходу блока пуска, а выходом — к управляющему входу преобразователя напряжения, дополнительно установлены первый, второй и третий нуль-органы, датчик диаметра шлифовального круга, функциональный преобразователь, умножитель, задатчик допустимой скорости шлифовального круга, элемент И, сглаживающий фильтр, компаратор и релеиный элемент, вход первого нульоргана соединен с выходом датчика напряжения, а его выход через сглаживающий фильтр и через последовательно соединенные умножитель и компаратор подключен соответственно к первому и второму входам элемента И, выход датчика диаметра шлифовального круга соединен с вторым входом умножителя, через. функциональный преобразователь — с сигнальным входом задатчика скорости, а через второй нуль-орган — с третьим входом элемента И, выход задатчика допустимой скорости шлифовального круга соединен с вторым входом компаратора, а через третий нуль-орган — с четвертым входом элемента И, выход которого через релейный элемент подключен к входу блока пуска.

Умножитель содержит первый и второй одновибраторы и последовательно соединенные первый ключ, интегратор, второй ключ, элемент памяти и эмиттерный повторитель, соединенный вы" ходом с вторым входом интегратора и выходом умножителя, первым входом соединенного с сигнальным входом первого ключа, а вторым входом через первый одновибратор — с управляющим входом первого ключа и входом второго одновибратора, подключенного выходом к управляющему входу второго ключа.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства регулирования скорости электродвигателя; на фиг. 2 функциональная схема умножителя; на фиг. 3 — временная диаграмма работы умножителя.

Устройство содержит асинхронный электродвигатель 1, преобразователь

2 напряжения, датчик 3 напряжения, первый нуль-орган 4, сглаживающий фильтр 5, умножитель 6, функционлль— ный преобразователь 7, датчик 8 ди1 аметра шлифовального круга, второй з 112 нуль-орган 9, компаратор 10, задатчик .11 допустимой скорости шлифовального круга, третий нуль-орган

121элемент И 13, релейный элемент 14, блок 15 запуска, задатчик 16 скорости, транзисторный ключ 17, электромагнитное реле 18 с замыкающим контактом 19, размыкающая 20 и замыкающая 21 кнопки ручного управления, электромагнитное реле 22 с замыка- 10 ющими контактами 23 и 24, операци онный усилитель 25, регулируемый резистор 26, первый и второй одновибраторы 27 и 28, первый ключ 29, интегратор 30, второй ключ 31, элемент 32 памяти, эмиттерный повторитель 33, конденсатор 34 и источник

35 трехфазного напряжения.

На фиг. 3 0 — фазное напряжение электродвигателя 1, 31 — напряжение на выходе первого нуль-органа 4, 0 — напряжение на выходе первого одновибратора 27, U> — напряжение на выходе второго одновибратора 28.

Задатчик 16 скорости содержит операционный усилитель 25, регулируемый резистор 26 и замыкающий контакт

23 электромагнитного реле 22.

Релейный элемент 14 может быть выполнен, например, по схеме, содержащей транзисторный ключ 17 и электромагнитное реле 18.

Блок 15 пуска может быть выполнен, например, по схеме, состоящей из последовательно включенных кнопок 20 З5 и 21 ручного управления и электромагнитного реле 22, причем параллельно кнопке 21 ручного управления включена цепь из последовательно включенных замыкающих контактов 19

40 и 24 реле.

Умножитель 6 (фиг. 2) содержит первый одновибратор 27, вход которого является первым входом умножи- 45 теля 6, а выход подключен к входу второго одновибратора 28 и к управляющему входу первого ключа 29, сигнальный вход которого является вторым входом умножителя 6, а выход 50 подключен к первому входу интегратора 30, выход которого подключен к входу второго ключа 31, управляюший вход которого подключен к выходу второго одновибратора 28, а выход — 55 к входу элемента 32 памяти, выход которого — к входу эмиттерного повторителя 33, вход которого подклю5600 4 чен к второму входу интегратора 30 и является выходом умножителя 6.

Умножитель 6 осуществляет преобразование последовательности им, пульсов с выхода нуль-органа 4, частота которых пропорциональна частоте шлифовального круга, а аналоговый сигнал и умножение его на значение текущего диаметра шлифовального круга. Выходной сигнал умножителя 6, пропорциональный действительному значению линейной скорости шлифовального круга, используется в компараторе 10 для сравнения с допустимым значением линейной скорости шлифовального круга.

В качестве ключей 29 и 31 могут быть использованы полевые транзисторы КП103. Элемент памяти может быть выполнен на конденсаторе 34. Интегратор 30 и эмиттерный повторитель 33 могут быть выполнены на базе операционных усилителей.

Функциональный преобразователь 7 реализует гиперболическую зависимость

0., = —, (1) где 07 — напряжение на выходе функционального преобразователя 7;

П вЂ” текущее значение диаметра шлифовального круга, и может быть реализован по любой известной схеме, Задатчик 16 скорости может бь;ть выполнен, например, в виде операционного усилителя 25 с регулируемым резистором 26 в цепи отрицательнсй обратной связи, к выходной точке которого подключен замыкающий контакт

23 электромагнитного реле 22. Положение движка регулируемого резистора

26 определяет коэффициент усиления операционного усилителя 25 и уровень задания линейной скорости шлифовального круга Vy .

Датчик 8 диаметра шлифовального круга может быть выполнен по любой известной схеме.

В преобразователе 2 напряжения реализована прямо пропорциональная зависимость между частотой выходного напряжения преобразователя 2 и выходным напряжением задатчика 16 скорости

Устройство работает следующим образом.

При подаче питания на устройство на выходах датчика 8 диаметра шлифо1125600 вального круга и задатчика 11 допустимой скорости шлифовального круга появ. ляются напряжения постоянных уровней, соответственно на выходах третьего и второго нуль-органов 12 и 9 и компаратора 10 появляются напряжения, соответствующие логической "1".

Так как напряжение питания на электродвигатель 1 не подается, на выходе датчика 3 напряжения напряжение отсутствует, на выходе перво го нуль-органа 4 находится напряжение, пропорциональное л 1гическому

"0", на выходе сглаживающего фильтра

5 напряжение отсутствует, что соответствует напряжению, пропорциональному логическому "0". Включение преобразователя 2 напряжения и пуск электродвигателя 1 осуществляется нажатием кнопки 21 ручного управления в блоке 15 пуска. В результате этого срабатывает электромагнитное реле 22 и своим замыкающим контактом

23 подключает задатчик 16 к преобразователю 2 напряжения, на выходе которого появляется напряжение U+ (фиг. 3). Соответственно на выходах датчика 3 напряжения и первого нульоргана 4 появляется напряжение в вице последовательности прямоуголь- 3g ных импульсов. На выходе сглаживающего фильтра 15 появляется постоянное напряжение, соответствующее логической "1". (2) 1О

r e "1e — выходное напряжение задатчика 16 скорости; — напряжение на выходе функционального преобразова15 теля 7;

3 — линейнач скорость шлифовального круга, 1

Подставляя в (2) значение Оу из (1), получают

20 (3) (4) Появление напряжения, соответствующего логической "1", на первом входе элемента И 13 приводит к появлеии.о напряжения, соответствующего логической "1", на его выходе и к срабатыванию электромагнитного реле 18, что в свою очередь приводит к замыканию замыкающего контакта 19 и шунтированию кнопки 2 1 ручного управления. При нарушении целостности какой-либо из цепей устройства на одном из входов и на выходе элемента И 13 присутствует найряжение„ соответствующее логическому "0", что не приводит к срабатыванию реле

18 и к шунтированию кнопки 21 ручного управления контактами 19.При этом при отпускании оператором кнопки 21 ручного управления происходит отключение электромагнитного реле 22 и останов электродвигателя 1. Таким образом, каждый раз при включении устройства проверяется целостность цепей защиты устройства от превышения допустимой скорости шлифовального круга, Разгон электродвигателя 1 продолжается до установившейся частоты вращения, определяемой выходным напряжением задатчика 16 скорости

Таким образом, в соответствии с выражением (3) выходное напряжение задатчика 16 скорости устанавливается в зависимости от действительного значения шлифовального круга 3 на уровне, необходимом для получения частоты вращения и электродвигателя, при которой линейная скорость шлифовального круга равна . Это позволяет осуществить стабилизацию линейной скорости круга на заданном уровне независимо от уменьшения диаметра шлифовального круга в результате износа и повысить производительность шлифования.

Частота вращения Я асинхронного электродвигателя 1 связана с частотой питакнцего напряжения на выходе преобразователя 2 напряжения соотношением где 1 - частота питающего напряжения на выходе преобразователя 2 напряжения;

P — число пар полюсов электродвигателя 1; скольжение электродвигате." ля 1, Иаксимальное значение частоты вращения электродвигателя i в процессе резания будет при холостом ходе электродвигателя 1, который имеет

1125600 8

Принимая во внимание выражения (5), (6) и (7), можно записать место в конце хода стола шлифовального с(анка, когда отсутствует контакт шлифовального круга с деталью.

При холостом ходе скольжение электродвигателя 1 составляет 0,003-0,005 и величиной 5 в (4) можно пренебречь.

Тогда

2 <(f

10 (6) 15

Наличие последовательности прямоугольных импульсов на входе первого одновибратора 27 приводит к появлению на его выходе и, следовательно, 2О на управляющем входе первого ключа

29 последовательности импульсов U с частотой 1 и фиксированной длительностью Т(. Ключ 29 на время Т1 замыкается, в результате чего выходное 25 напряжение (18 датчика диаметра шлифовального круга 8 подключается к интегратору 30. После прохождения очередного импульса ключ 29 размыкается, и интегратор 30 отключается от выхода датчика 8 диаметра шлифовального круга, и его выходное напряжение 08íà пер— вый вход интегратора 25 на поступает . 35

При этом на выходе одновибратора

28 и на управляющем входе ключа 31 появляется импульс 0 8, ключ 31 замыкается, и информация, находящаяся 40 в интеграторе 30, переводится в элемент 32 памяти. Напряжение на выхо.. дах элемента 32 памяти и эмиттерного повторителя 33, т.е. выходное напряжение. умножителя 6 определяет- !5 ся соотношением (7) где jJ

Т(1(Частота прямоугольных импульсов 0, на выходе нуль-органа 4 равна (фиг ° 3) выходное напряжение датчика 8 диаметра шлифовального круга; длительность импульсов на выходе ключа 29; частота следования импульсов на выходе ключа 29.

U =Us Т(— k< k2, È 1(< l(1,q»

II в где К = — — коэффициент пропорциД ональности между 08 и Э

Т< P Й

Как следует из (8), выходное напряжение 0 умножителя 6 пропорционально заданной линейной скорости шлифовальногс круга 03 . Напряжение 36 поступает на первый вход компаратора

10, где сравнивается с напряжением, поступающим на второй вход компаратора 10 с задатчика 11 допустимой скорссти шлифовального круга и определяющим допустимую по условиям прочности скорость шлифовального круга.

При превышении частоты вращения(„ электродвигателя 1 выше допустимой (что может быть вызвано лишь увеличением частоты питающего напряжения

1) напряжение "6 на выходе умножителя

6 превышает напряжение О((, что приводит к срабатыванию компаратора 10.

На его выходе и на втором входе и выходе элемента И 13 появляется напряжение, соответствующее логическому

"0", электромагнитное реле 18 отключается и своим замь(кающим контактом

19 разрывает цепь питания электромагнитного реле. 22, выключая устройство.

Таким образом, осуществляется защита устройства от превышения допустимой линейной скорости шлифовального круга.

Использование в устройстве датчика 8 диаметра шлифовального круга и функционального преобразсвателя 7 позволяет в процессе шлифования стабилизировать линейную скорость шлифовальногс круга независимо от уменьшения его диаметра в результате износа.

Введение в устройство первого нуль-органа 4 позволяет без применения тахсгенератора получить последовательность импульсов, чатста которых пропорциональна частоте вращения шлифовальногс круга.

Второй и третий нуль-органы 9 и 12. элемент И 13 и сглаживающий

9 1 фильтр 5 позволяют каждый раз при включении устройства проверять целостность его цепей защиты.

Устройство позволяет повысить производительность шлифования путем стабилизации линейной скорости шли125600 10 фовального круга при уменьшении его диаметра в результате износа, а также в 6 раз повысить надежность устройства за счет отключения устройства при разгоне шлифовального круга по линейной скорости, превышающей максимально допустимую.

Шаг 2 BHHKHH Заказ 8539/36, Тираж 841 Попписное

Фнлнал ШШ Патент, г.рнгород, ул.Проектная, 4