Устройство стабилизации скорости электродвигателя постоянного тока

 

5ATi. СИЛ, -.

1 биби н ° т к.а п.1Б/, ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 521643 (61) Дополнительное к авт. свнд-ну№ 379029 (22) Заявлено 18,10.72 (21) 1837341/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.07.76.Бюллетень № 26 (45) Дата опубликования опнсания10.09.76 (51) М. Кл.

Н 02 P 5/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.313. .2(088.8) А. И. Бондаренко (72) Автор изобретения

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е. О. Патона (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области авто- . матического управления электроприводом и может быть использовано в исполнительных механизмах различных систем автоматики для стабилизации установленной скорости электродвигателя.

По основному авт. св. № 379029 известно устройство для стабилизации скорости электродвигателя постоянного тока с использованием отрицательной обратной щ связи по скорости в виде частоты импульсного тахогенератора, установленного на валу электродвигателя. Недостатком извест ного устройства является наличие статической ошибки по скорости, величина которой 1б составляет + — 0,25% при изменении момента нагрузки на валу электродвигателя от

ОдоМ

Для повышения точности стабилизации скорости врашения электродвигателя в пред- 2р лагаемое устройство введен канал управления по фазе, содержащий второй элемент

И, первый вход которого подключен к выходу импульсного тахогенератора, два управляюших триггера, первые входы которых о5 соединены с элементом установки триггеров в исходное состояние, а вторые входы — с выходом первого элемента И, причем у первого триггера непосредственно, а у второго — через элемент задержки. Выход первого управляюшего триггера подключен ко второму входу второго элемента И, а выход второго управляюшего триггера — к обмотке электромагнитного реле. Выход второго элемента И соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого соединен с генератором опорной частоты, а выход фазового детектора через нормально разомкнутый контакт электромагнитного реле — с первым входом элемента суммирования. Второй вход элемента суммирования соединен с источником опорного напряжения постоянного тока, а выход элемента суммирования соединен со входом элемента сравнения.

На фиг. 1 дана функциональная схема описываемого .устройства; на фиг. 2 — эпюры, поясняющие его работу.

На валу электродвигателя 1 постоянного тока установлен импульсный тахогене521643 ратор 2, который через согласующее звено 3, в состав которого входят усилительограничктель и триггер-делитель частоты, подключен к преобразователю 4 периода напряжения импульсного тахогенератора в аналоговое напряжение. Выход преобразователя 4 соединен с первым входом элемента 5 сравнения, Импульсный тахогенератор соединен также с дифференцируюшей цепью 6, выход которой подключен к перво19 му входу элемента HE 7, второй вход которого соединен с выходом элемента 5 сравнения. Выход элемента HE 7 подключен к первому входу первого элемента И 8, втсрой вход которого соединен с дифференциру15 юшей цепью 6. Выход первого элемента И

8 подключен ко второму входу триггера 1

9 ь цепи управления электродвигателя, к первому входу- которого подключен выход элемента 5 сравнения. Выход импульсного таЩ хогенератора также подключен к первому входу второго элемента И 10, второй вход которого соединен с выходом первого управляющего триггера 11. Первый управляющий

11 и второй управляющий 12 триггеры по первому входу соединены с элементом усМ тановки триггеров в исходное состояние.

Вторые входы управляющих триггеров 11 и

12 соедкнены с выходом первого элемента

И 8, причем у триггера 11 непосредственно, а у триггера 1 2 — через элемент 13 ЗО задержки. Выход второго управляющего триггера 12 подключен к обмотке электромагнитного реле 14. Выход второго элемента

И 10 подсоединен к первому входу фазового детектора 15, второй вход которого соединен с генератором 16 опорной частоты. Выход фазового детектора 15 через нормально разомкнутый контакт 17 электромагнитного реле 14 соединен с первым входом элемента 18 суммирования, второй Ю вход которого подключен к источнику 19 опорного напряжения постоянного тока, а выход элемента 18 суммирования соединен со вторым входом элемента 5 сравнения.

Устройство работает следу-юшим образом.

При подаче на электродвигатель 1 напряжения питания последний начинает вращаться. Импульсный тахогенератор 2 вырабатывает сигнал, период которого пропорционален скорости вращения электродвигателя. С выхода согласующего звена 3 прямоугольное напряжение 20 поступает в преобразователь 4 периода сигнала тахогенератора в аналоговое напряжение 21 (в данном случае пилообразное). Это напряжение поступает на первый вход элемента 5 сравнения, где сравнивается с опорным напряжением 22 постоянного тока, поступающим на второй вход элемента 5 сравнения. Элемент сравнения формирует короткий импульс

23, фиксирующий момент равенства аналогового и опорного напряжений, который поступает на первый вход триггера 9 в цепи управления электродвигателя. Триггер обеспечивает постоянное подключение электродвигателя к источнику питания.

Прямоугольное напряжение с выхода согласующего звена поступает также в дифференциру|ошую цепь 6, на выходе которой формируется последовательность 24 импульсов положительной и отрицательной полярностей. Положительные импульсы дифференцирующей цепи поступают на первый вход элемента НЕ 7, на второй вход которого подаются выходные импульсы с элемента оравнения. Выходное напряжение 25 эле- мента HE 7 имеет прямоугольную форму и поступает на первый вход первого элементаИ8.

При увеличении скорости электродвигателя выше номинальной на выходе элемента 5 сравнения импульс отсутствует, в результате чего на выходе элемента НЕ 7 будет отрицательный потенциал, который обеспечивает прохождение отрицательных импульсов дифференцирующей цепи 6 через первый элемент И 8. С выхода первого элемента И 8 импульсы 26 поступают на второй вход триггера 9 управления, который отключает электродвигатель от источника питания. Скорость электродвигателя снижается, в результате чего период напряжения тахогенератора увеличивается и на выходе элемента 5 сравнения появляются импульсы.

Триггер 9 управления подключает электродвигатель к источнику питания. В дальнейшем триггер 9 формулирует прямоугольное напряжение 27, свидетельствующее о попеременном подключении и отключении электродвигателя от источника питания, стабилизируя таким образом скорость электродвигателя.

Прямоугольное напряжение 20 тахогенератора также дифференцируется и подается на пергый вход второго элемента И 10.

С появлением первого импульса на выходе первого элемента И 8 он подается на второй вход первого управляющего триггера

11, выходное напряжение 28 которого поступает на второй вход второго элемента И

lO. Элемент И 10 пропускает последовательность положительных дифференцированных импульсов 29 напряжения тахогенератора на первый вход фазового детектора

15. На второй вход фазового детектора поступает последовательность импульсов 30 от генератора 16 опорной частоты. Фазовый детектор 15 формирует прямоугольное напряжение 31, длительности импульса и

521643 паузы которого зависят. от разности фаз напряжечий тчхогенератора и генератора опорной частоты. Преобразованное напряжение с выхода фазового детектора 15 в виде постоянного напряжения, величина которого зависит от разности фаз, подается через нормально разомкнутые контакты 17 электромагнитного реле 14 на первый вход элемента 18 суммирования. Включение обмотки реле 14 осуществляется напряжением 32, поступающим с выхода второго управляющего триггера 12. Последний формирует необходимое напряжение 32 для включения обмотки реле 14 с приходом первого импульса 33 с первого элемента И 8, который задерживается на определенное время элементом 13 задержки и подается. на второй вход второго управляющего триггера

12. Оба управляющих триггера 11 и 12 по первому входу устанавливаются в исходное состояние при включении напряжения питания. Задержка необходима для того, чтобы на выходе фазового детектора закончился переходной процесс после приходе импульсов тахогенератора на первый вход фазового детектора. Выходное напряжение 34 фазового детектора 15 подается на элемент 18 суммирования, на второй вход которого поступает постоянное опорное напряжение от источника 19. Выходное напряжение 22 элемента 18 суммирования поступает на второй вход элемента 5 сравнения. Изменение нагрузки на валу двигателя приводит к рассогласованию фаз сигналов тахогенератора и генератора опорной частоты, в результате чего меняется величина суммарного напряжения 22 на втором входе элемента 5 сравнения, которое регулирует моменты 27 включения и отключения двигателя от источника пчтания. При этом частоты сигналов тахогенератора и генератора опорной частоты равны, что свидетельствует об отсутствии ошибки по скорости.

Устойчивость устройства в переходном режиме при изменении нагрузки на валу двигателя обеспечивается соответствующим выбором постоянной времени фазсвого детектора, lO

Формула изобретения

Устройство для стабилизации скорости электродвигателя постоянного тока по авт. св. № 379029, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности стабилизации скорости вращения электродвигателя, в него введен канал управления по фазе, содержащий второй элемент И, первый вход которого подключен к выходу импульсного -.àõîãåíåðàòoðà, два управляю 0 щих триггера, первые входы которых соединены с элементом установки триггеров в исходное состояние, а вторые входы— с выходом первого элемента И, причем у первого триггера непосредственно, а у вто25 рого — через элемент задержки, при этом выход первого управляющего триггера подключен ко второму входу второго элемента

И, а выход второго управляющего триггера—

ЗО к обмотке электромагнитного реле, при этом выход второго элемента И соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого соединен с генератором опорной частоты, а выход фазового детекЗЬ тора через нормально разомкнутый контакт электромагнитного реле — с первым входом элемента суммирования, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения постоянного тока, а выход элемента суммирования соединен со входом элемен40 та сравнения

521643

Л

17

Составитель В. Кузнецова

Редактор А. Пейсоченко Техред Г. Родак Корректор M. Руснак

Заказ 431 7/5 1 8 Тираж 882 Подписное

ЫНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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