Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя

 

Использование: для регулирования и стабилизации частоты вращения электродвигателей , например вентильных. Сущность: устройство со-держит два равновесных триггер и шесть элементов логического умножения, например логических элементов И-НЕ, первые входы первого , второго и третьего из которых соединены с выходом задающего генератора, первые входы четвертого, пятого и шестого логических элементов связаны с выходом датчика частоты вращения двигателя, выходы второго и пятого логических элементов подключены к первому входу первого триггера, к второму входу которого подключены выходы первого и шестого логических элементов , первый вход второго триггера соединен с выходом четвертого, а второй вход - с выходом третьего логического элемента. Кроме того в устройство введены дополнительно три трехвходовых логических элемента И, подключенных так, что повышается надежность благодаря исключению возможности ложного срабатывания устройства. При этом снижаются требования к длительности импульсов с задающего генератора и датчика частоты вращения. 1 ил. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСКИХ

РесПуБлик (!9) (И) (51)5 Н 02 P 5/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 ил.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4909695/07 (22) 11.02.91 (46) 07.08.92. Бюл. М 29 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения (72) Я. И. Явдошак, H. И. Лебедев, В. M.

Гандшу и С. А. Глебов (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1427537, кл. Н 02 P 5/16, 1988.

Овчинников И. Е. Лебедев Н, И. Бесконтактные двигатели постоянного тока. — Л.:

Наука, 1979, с. 166, рис. ЧИ1-6. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ

ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Использование: для регулирования и стабилизации частоты вращения . электро- двигателей, например вентильных. Сущность: устройство содержит два равновесных триггер и шесть элементов логического умножения, например логичеИзобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам регулирования частоты вращения электродвигателей, например, вентильных.

Известны устройства стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока, содержащее основной, два вспомогатель ных триггера, ряд схем совпадения, а та6кЕ генератор эталонной частоты и датчик скорости вращения двигателя. Действие устройств основано на том, что в синхронном режиме, т.е. при совпадении частоты эта2 ских элементов И вЂ” НЕ, первые входы первого, второго и третьего из которых соединены с выходом задающего генератора, первые входы четвертого, пятого и шестого логических элементов связаны с выходом датчика частоты вращения двигателя, выходы второго и пятого логических элементов подключены к первому входу первого триггера, к второму входу которого -подклк)чены выходы первого и шестого логических элементов, первый вход второго триггера соединен с выходом четвертого, а второй вход — с выходом третьего логического элемента.

Кроме того в устройство введеныдополнительно три трехвходовых логических элемента И, подключенных так, что повышается надежность благодаря исключению возможйости ложного срабатывания устройства. При этом снижаются требования к длительности"импульсов с задающего генератора и датчик"частоты"вращенйя. 1 лонного генератора и частоты следования импульсов с датчика частоты вращения двигателя. устанавливается строгое чередование импульсов эталонного генератора и датчика частоты вращения, которые поочередно меняют состояние основного триггера. Два вспомогательных триггера служат для вывода системы в синхронизм. Так, при отклонении частоты вращения от заданной, чередование импульсов нарушается и в некоторый момент времени два или более импульсов-одной серии следуют подряд между

1753573

45 двумя импульсами другой серии, При этом срабатывает соответствующий вспомога-. тельный триггер и система блокируется в состоянии разгона или торможения, Известно также устройство синхрони- 5 зации частоты вращения электродвигателя постоянного тока, содержащее три триггера, восемь элементов И-НЕ, четыре инвертора, два одновибратора, генератор эталонной частоты и датчик частоты враще- 10 ния с формирователями выхбдных импульсов, В основе работы устройства тот же принцип входа в синхронизм, что и у описанных ранее устройств. Некоторое усложнение схемы обеспечивает сохрайение синхронного режима п,>и кратковременном 15 пропадании импульса с тахогенератора и при проходе помехи.

Общим недостатком известных устройств является то обстоятельство, что выходные импульсы генератора эталонной

Частоты и датчика частоты вращения долж- 20 ны быть сформированы таким образом, чтобы их длительность была достаточна для срабатывания триггеров и логических элементов, и они должны быть достаточно узкими, чтобы не происходило ложное 25 срабатывание устройства сразу после изменения состояния триггера. Это обстоятельство требует дополнительных мер, усложняющих схему и снижающих ее надежность. 30

Наиболее близким к изобретению является диск ретнофазовое устройство стабилизации частоты вращения вентильного двигателя, содержащее два равновесных триггера и шесть логических элементов ум- 35 ножения, например элементов И-НЕ, Первые входы первого, второго и третьего логических элементов соединены с выходом задающего генератора, первые входы четвертого, пятого и шестого — связаны с выходом датчика частоты вращения, Выходы второго и пятого логических элементов подключены к первому входу первого триггера, к второму входу которого подключены выходы первого и шестого логических элементов, Выход первого триггера соединен с вторыми входами третьего и четвертого логических элементов. Первый вход второго триггера подключен к выходу четвертого, а второй вход — к выходу треть- 50

его логических элементов..Первый выход второго триггера соединен со вторыми входами второго и шестого логических элементов, а второй выход — с вторыми входами первого и пятого логических элементов. 55

Короткие импульсы с задающего генератора, поступая на вход устройства стабилизации, переводят его в состояние, при

4 котором с выхода стабилизатора снимается сигнал на включение двигателя, B установившемся режиме стабилизации при равенстве частот импульсов с задающего генератора и датчика частоты вращения происходит поочередное подключение и отключение двигателя. При поступлении двух и более импульсов с датчика частоты вращения между двумя импульсами с задающего генератора, что возможно лишь при частоте вращений выше заданной, подается сигнал на отключение двигателя.

Недостатком данного устройства является его низкая надежность, обусловленная возможностью ложного срабатывания устройства. Это объясняется тем, что к коротким импульсам с задающего генератора и датчика частоты вращения предъявляются очень жесткие и противоречивые требования по длительности. С одной стороны, она должна быть достаточной для надежного срабатывания логических элементов и триггеров, а с другой не должна превышать время, необходимое для срабатывания этих элементов, так как в противном случае, если импульс на входе устройства еще не закон- чился, а триггер уже перешел в другое состояние и напряжение на его выходе (а следовательно, и на соответствующих входах логических элементов) изменилось, то произойдет ложное срабатывание устройства и нарушение алгоритма его работы. Все это требует принятия специальных мер для формирования коротких импульсов заданной длительности. Время срабатывания элементов микросхем разных серий различно и может колебаться в зависимости от напряжения питания, температуры и т.д.

Цель изобретения — повышение надежности устройства путем устранения возможности ложных срабатываний.

Указанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены три трехвходовых элемента И, причем входы первого трехвходового элемента И подключены ко входам и выходу первого триггера, а выход связан с вторыми входами третьего и четвертого логических элементов, входы второго и третьего трехвходовых элементов

И подключены к входам и соответственно первому и второму выходам второго триггера, а их выходы соединены соответственно с объединенными вторыми входами первого и пятого и второго и шестого логических элементов.

На чертеже представлена схема устройства для стабилизации частоты вращения электродвигателя, Устройство стабилизации содержит два равновесных триггера 1 и 2, шесть логиче1753573 ских элементов И вЂ” НЕ 3-8 и три трехвходовых логических элемента И 9 — 11. Входы 12—

14 элементов 3-5 подключены к выходу задающего генератора 15. Входы 16 — 18 элементов 6-8 соединены с выходом датчика частоты вращения двигателя 19, Вход 20 трехвходового элемента И 9 связан с входом 21 триггера 1 и подключен к выходам элементов 3 и 8, а вход 22 элемента 9 совместно с входом 23 триггера 1 подключены к выходам элементов 4 и 7. Вход 24 элемента

9 соединен с выходом 25 триггера 1, а выход элемента 9 подключен ко входам 26 и 27 элементов 5 и 6. Входы 28-30 элементов 10 и 11 и триггера 2 объединены и подключены к выходу элемента 6. Входы 31 — 33 этих же элементов также объединены и связаны с выходом элемента 5. Выходы 34 и 35 триггера 2, подключены соответственно ко входам 36 и 37 элементов 10 и 11. Выход элемента 10 соединен с входами 38 и 39 элементов 3 и 7, а выход. элемента 11 — с входами 40 и 41 элементов 4 и 8. Выход 35 является выходом устройства, сигнал с него поступает на схему.

Устройство работает следующим образом.

С выхода задающего генератора 15 стабильной частоты поступают короткие импульсы, например, образующиеся после . дифференцирования импульсов генератора. Аналогичные импульсы поступают с выхода датчика 19, причем их частота пропорциональна частоте вращения двигателя.

В исходном состоянии при отсутствии ипульсов как с генератора 15; так и с датчика

19 устройство находит я в состоянии 1, при котором на выходах 25 м 35 триггеров 1 и 2 логические "0", а н;. выходе 34 триггера 2— логическая "1", Так к,. на выходах всех логических элементоз Л-НЕ 3-8 логические

"1", то на выходах элементов И 9 и 11— логические "0", а на ьыходе элемента И 10— логическая "1". При этом с выхода 35 устройства стабилизации сигнал на подключение двигателя на выдается, При поступлении на входы 12-14 первого импульса с задающего генератора 15 только на выходе элемента 3 появляется сигнал нулевого уровня, так как на втором входе только этого элемента присутствует сигнал логической "1". Сигнал нулевого уровня, поступая на вход 21 триггера 1, переводит его в другое устойчивое состояние, при котором на выходе 25 появляется логическая "1". Однако так как с выхода логического элемента 3 сигнал нулевого уровня одновременно поступает и на вход 20 элемента И 9, то единичный сигнал с выхода 25 триггера 1 не пройдет через элемент 9 до тех пор, пока на его входе 20 присутствует нулевой сигнал, т.е. логический элемент И 9 осуществляет задержку единичного сигнала с выхода 25 триггера 1 на время, равное

5 длительности импульсов с генератора 15 или датчика 19 частоты вращения. Такая задержка исключает возможность ложного срабатывания при любой длительности импульсов с генератора 15 и датчика 19. Те же

10 функции выполняют логические элементы И

10 и 11. После окончания первого импульса с генератора 15 на выходе элемента 9 появляется логическая "1" и схема переходит в состояние il. При этом сигнал на выходе 35

15 по-прежнему отсутствует.

Второй импульс с генератора 15 вызовет появление сигнала нулевого уровня на выходах элементов 3 и 5, так как на вторых входах этих элементов логические "1". При

20 этом сигнал с выхода элемента 3 подтвердит состояние триггера 1, а сигнал с выхода элемента 5 переведет триггер 2 в другое состояние, которому соответствуют логическая

"1" на выходе 35 и логический "0" на выходе

25 34. Одновременно на выходе элемента 10, устанавливается логический ."0", а после окончания импульса с генератора на выходе элемента 11 устанавливается логическая "1" и схема переходит в состояние И1. С появле30 нием логической "1" на выходе устройства

35 двигатель подключается к сети и начинается его разгон, Третий импульс с генератора, пройдя через элемент 4, переводит триггер 1 в ис35 ходное состояние, при котором на его выходе 25 устанавливается логический "0".

Схема переходит в состояние lV и дальнейшие импульсы с генератора уже не могут изменить ее состояние, так как на входах 26

40 и 28 логические "0", а выходной импульс с элемента 4, поступая на вход 23 триггера 1, не изменяет его состояние. Двигатель продолжает разогнаться.

При поступлении импульсов с датчика

45 частоты вращения последовательность состояний схемы будет обратной. С приходом первого импульса с датчика частоты вращения 19 схема перейдет в состояние В, но до тех пор, пока частота вращения двигателя

50 не достигнет заданного значения, между двумя импульсами с задающего генератора не может пройти более одного импульса с датчика частоты вращения, поэтому схема поочередно находится в IV и Ш, т,е, двига55 тель остается подключенным.к сети.

Для того, чтобы на выходе 35 устройства появился нуль и двигатель отключился от сети, на вход устройства между двумя импульсами с задающего генератора 15 долж1753573 ны пройти подряд два импульса с датчика

19. А это может случиться только тогда, когда частота вращения превысит заданный уровень стабилизации. Эти два импульса с датчика 19 переводят схему в состояние II u двигатель отключается от сети и тормозится. Следующий импульс с генератора устанавливает схему в состояние!И и двигатель вновь разгоняется, В установившемся режиме стабилизации устройство попеременно находится в состояниях III и II, обеспечивая включение и отключение двигателя.

Таким образом, введение в устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя трех трехвходовых элементов

И, подключенных описанным образом, позволяет повысить надежность устройства благодаря исключению возможности его ложного срабатывания. При этом снижаются требования к длительности импульсов с задающего генератора и датчика частоты вращения, что в свою очередь позволяет упростить устройства для получения этих импульсов.

Формула изобретения

Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя содержащее два равновесных триггера и шесть элементов логического умножения, например логические элементы И-НЕ, первые входы первого-третьего из которых соединены с

5 выходом задающего генератора, первые входы четвертого-шестого — с выходом датчика частоты вращения двигателя, выходы второго и пятого логических элементов ИНЕ подключенй к первому входу первого

10 триггера, к второму входу которого подключены выходы первого и шестого логических элементов, первый вход второго триггера соединен с выходом четвертого, а второй вход — с выходом третьего логических эле15 ментов И вЂ” HE, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены три трехвходовых логических элемента И, причем входы первого . трехвходового логического элемента И под20 ключены к входам и выходу первого триггера, а выход соединен с вторыми входами третьего и четвертого логических элементов

И-НЕ, входы второго и третьего трехвходовых логических элементов И подключены к

25 входам и соответственно первому и второму выходам второго триггера, а их выходы соединены соответственно с объединенными вторыми входами первого, пятого и второго, шестого логических элементов И-Н Е. т

1753573

Составитель Я.Явдошак

Техред M.Moðãeí Týë Корректор M.Äåì÷èê

Редактор М.Бланар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2774 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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