Реверсивный электропривод постоянного тока
» чл.
° °
Всесокт
Ф " тьктн -те
ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскин Социалистические Республик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (51)М. Кд. (22)Заявлено 17.03.75(р1) 2113685/24 07 с присоединениент заявки М— Н 02 P 5/16 Гасударственный квмнтет СССР (23) Приоритет Опубликовано 07.07 80. Бюллетень Ре 25 Дата опубликования описания 1 0. 07,80 IIo делам нзебретеннй н открытнй (53) УДК; 621.313. . 2(088.8) (72) Авторы изобретения Б. П. Шевченко, B. М. Остреров, А. И. Телис и Г. А. Макаров Украинский научно-исследовательский институт станков и инструментов, (71) Заявитель (54) РЕВЕРСИВНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относится к электротех-нике и может быть использовано в приводах прецизионных механизмов. подач станков, включающих двигатель постоянного тока с широким диапазоном регулирования с импульсными модуляторами, 1 имеющими зону нечувствительности в выходной статической характеристике, а также момент нагрузки на валу двигателя типа момента сухого трения. -"- Известны реверсивные электроприводы постоянного тока с широким диапазоном регулирования скорости, у которых система автоматического регулирования содержит датчик обратной связи по скорости fl). Зона нечувствительности выходной характеристики импульсного модупятора такик электроприводов обусловлена как зоной нечувствительности операционного усилителя постоянного тока, так и зоной нечувствительности формирователя им» пульсов управления, 2 Наличие зоны нечувствительности в выходной характеристике импульсного модулятора приводит.к тому, что выходное напряжение пропорционально-интегрального усилителя при низких скоростях и малых входных сигналах достигает уровня, соответствующего величине эоны нечувствительности, за относительно большое время. Это существенно увеличи вает время регулирования в переходных процессах привода при низких скоростях и соответственно уменьшает полосу пропускания электропривода. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является реверсив .ный электропривод постоянного тока, со держащий электродвигатель, на валу которого установлен тахогенератор, под ключенный ко входу узла сравнения за-. дающего сигнала и сигнала обратной связи по скорости, последовательно соединенные операционный усилитель, цепь обратной связи которого состоит .иэ по следовательно соединенных резистора, з 74 управляемого ключа и конденсатора, импульсный усилитель мощности, выход которого связан с электродвигателем, Управляемый ключ выполнен в виде стабилитронов, обеспечивающих изменение крутизны статической характеристики в функции величины входного сигнала (2), Недостатком указанного электропривода является то, что момент изменения коэффициента усиления (пробой стабилитронов) не совпадает с моментом прохождения эоны нечувствительности. Это приводит к автоколебаниям системы, если изменение коэффициента усиления происходит позже эоны нечувствительности, или к снижению быстродействия системы, если изменение коэффициента усиления усилителя происходит раньше прохождения зоны нечувствительности. 11елью изобретения является повышение быстродействия электропривода при наличии зоны нечувствительности в элементах системы и момента сухого трения на валу двигателя, особенно на низких скоростях. Поставленная цель обеспечивается тем, что в реверсивный электропривод постоянного тока введены потенциометр с двумя движками и индикатор последовательности импульсов, вход которого подключен к выходу импульсного модулятора, а выход — к управляющему входу . управляемого ключа. Управляемый ключ цепи обратной связи операционного усилителя выполнен перекидным, подвижный контакт которого подсоединен к одной обкладке конденсатора обратной связи, к одному из неподвижных контактов ключа подсоединен резистор обратной связи, к другому — один из движков потенциометра. Второй движок потенциометра соеди- . нен со входом импульсно1 о модулятора и с другой обкладкой конденсатора обратной связи, причем концы потенциометра подключены к выходу операционного усилителя. На фиг. 1 изображена блок-схема реверсивного электропривода постоянного тока; на фиг. 2 - диаграммы изМенения напряжения на выходе операционного усилителя и скорости на валу электродвига теля при пуске, Электропривод содержит последовательно соединенные узел сравнения 1, парафазный усилитель 2 (с инверсным и прямым выходами), причем ко входу усили, теля подключен одним концом резистор обратной связи 3 (фиг. 1), потенциометр 6849 4 10 Устройство работает следующим образом. При задающем напряжении электропривода, равном нулю, напряжение на выходе операционного усилителя 2 равно нулю, импульсы управления на выходе модулятора 5 отсутствуют и индикатор импульсов 9 находится в состоянии "0", 50 а перекидной ключ 10 занимает положение Б., При пуске злектропривода задающее напряжение О с, поступает через узел срав55 нения 1 на вход операционного усилителя 2, так как электродвигатель 7 в этот 1 .момент неподвижен, а напряжение на выходе тахогенератора 8 равно нулю. Сигнал на выходе усилителя 2 быстро нарас25 40 с двумя движками 4, модулятор 5, им- пульсный усилитель мощности 6; электродвигатель 7 с тахогенератором 8. В состав электропривода входят индикатор последовательности импульсов 9, имеющий два состояния, первое иэ которых соответствует отсутствию последовательности импульсов управления, а второе— наличию их, перекидной ключ 10 и конденсатор обратной связи 1 1. Индикатор последовательности импульсов подключен своим входом к выходу импульсного модулятора 5, а выходом - к управляющему входу перекидного ключа 10..Подвижный контакт ключа 10 соединен с одной обкладкой конденсатора 11 обратной связи, вторая обкладка которого соединена с одним из движков потенциометра 4 и со входом импульсного модулятора 5. К одному иэ неподвижных контактов ключа 10 подсоединен другой конец резистора 3 обратной связи; а к другому неподвижному контакту ключа - другой движок потенциометра 4. Индикатор последовательности импульсов 9 имеет два состояния "1" и 0", Состояние "1" соответствует наличию последовательности импульсов на выходе импульсного модулятора 5, при котором перекидной ключ 10 занимает положение Б, соответствующее подключение конденсатора 11 к резистору обратной связи. Состоянию "0 соответствует отсутствие последовательности импульсов на выходе модулятора 5, при этом перекидной ключ 10 занимает положение Б, когда конденсатор 11 подключен к движкам потенциометра 4. Выход тахогенератора 8 подключен ко входу узла сравнения 1, выход которого подсоединен ко входу операционного усилителя 2. 5 746849 6 тает, TaK KBK усилитель 2 не охвачен гиб- ренной связью его контактов, а операцикой обратной связью.,энного усилителя парафазным позволяет повысить быстродействие эа счет ускоКонденсатор 11 заряжается от выход- ренйого прохождения зоны нечувствиного сигнала операционного усилителя 2 тдльности. Это обусловлено тем, что в через потенциомет период прохождения зоны нечувствительосле превышения сигналом на выхо- — ности передаточная функция операционде модулятора 5 его зоны нечувствитель- ного усилителя представляет собой безности на выходе модулятора появляется инерционное звено с коэффициентом усипоследовательность им д ельность импульсой, в резул ления, равным статическому коэффициентате чего индикатор последовательности ту усиления операционного усилителя. импульсов управления 9 переходи в сос- Увеличение быстродействия обусловлено тояние "1", а перекидной ключ занимает также и тем, что точно согласуется положение А. момент переключения коэффициента уси« Операционный силитель охв тываетР " У илитель - 15 ления операционного усилителя с момен ся гибкой обратной связью зованно и о Р тной свЯзыо, образованной том выхода из зоны нечувствительности последовательно включенными о ключенными РезистоРом и исключением режима переключений. 3 и конденсато ом 11. и этом кон енсатор обратной связи за яжен до на яз з ряжен до напря- на валу двигателя дополнительное повыжения, величина кото о орого определяется шение быстродействия привода достигаетвзаимным положением движков потенцйо ием движков потенцй- ся соответствующей настройкой движков ометра 4, нап яжением на вхо в р, ряжением U gH на входе .. потенциометра и выбором уровня насымодулятора 5, соответств щим величиу р, оот етствующим величи- щения выходного напряжения операционне зоны нечувствительности и выходным . ного усилителя по отношению к напряженапряжением парафаэного операционного р5 нию, соответствующему зоне нечувствиусилителя 2, приложенным к концам по- тельности импульсного модулятора. тенциометра 4, В частности в среднем положении движка потенциометра 4, соединенного с контактом перекидного клк»- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ча 10, конденсатор 11 заряжен до напря30 жения U H, вследствие чего характер . Реверсивный электропривод постояннодальнейшего протекания процесса опре- го тока, содержащий электродвигатель, деляется параметрами гибкой обратной на валу которого установлен тахогенерасвязи (кривая "а", фиг, 2). тор, подключенный ко входу узла сравнеПри превышении напряжения на выхо- ния задающего сигнала и сигнала обрат35 де импульсного модулятора 5 величины, ной связи по скорости, последовательно соответствующей моменту сухого трения, соединенные операционный усилитель, им» двигатель 7 начинает вращаться. пульсный модулятор, импульсный усилиПри соответствующей установке движ- тель мощности, выход которого подключен ка потенциометра 4, связанного с кон-: к электродвигателю, а вход операционно-тактом перекидного ключа 10, к моменту го усилителя, охвачейного обратной связью, замыкания цепи обратной связи операцион- включающий резистор, управляемый ключ ного усилителя 2 напряжение на конден- и конденсатор, связан с выходом узла саторе 11 обратной связи больше, чем сравнения, î т lI и ч а ю Ul и и с sl Uэ» ° Н вход операционного усилите- 4 тем, что, с целью повышения быстродейля 2 поступает дополнительное напряжв- ствия при наличии зоны нечувствительние, равное разности напряжения на кон- ности и момента сухого трения, электро денсаторе 11 и напряжения 0 „ на вхо.. привод снабжен потенциометром с двумя де импульсного модулятора 5. При этом движками и индикатором последовательвоэрастание выходного напряжения опе- ности импульсов, вход которого подключен рацнонного усилителя 2 до уровня, соот- к выходу импульсного модулятора, а выветствующего моменту сухого трения на ход - к управляющему вхбду управляемовалу двигателя, происходит по кривой го ключа, выполненного перекидным, под"б" (фиг. 2). вижный контакт которого подсоединен к одной обкладке конденсатора, один неподВведение в реверсивный электропри- вижный контакт ключа соединен с резистовод индикатора последовательности ром, а другой - с движком потенциомвтимпульсов,потенциометра, выполнение ра, другой движок которого связан со вхоуправляемого ключа перекидным с рассмот- дом импульсного модулятора и со второй c" 7; 9 " 746849 8 обкладкой конденсатора, причем йьЬщ(,,, 1. "Электротехническая промышле,ф i. jl le ° ю Ю Ю потенциометра подключены к ъыходу one- ность, серия Электропривод . Вып, рициойного усилителя. 6(32), 1974, с. 21-22. Источники информации, 2, Патент США М 3543118, принятые во внимание при экспертизе кл. 318-331, 1970. Уу йн UHHHllH Заказ 3969/49 Тнра)к 783 Подписное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
