Устройство для синхронизации скорости вращения электродвигателя постоянного тока

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (!748754 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (51)М. Кл. (22) Заявлено 27,03,78 (21) 259501 9/24-07

Н 02 Р 5/06 с ттрнсоединением заявки Рй

6Ьоударетеенный комитет

СССР но делан изобретений и открытий,(23) Приоритет—

Опубликовано 15.07.80. Бюллетень )4 26 (53) УДК 621.316. .718(088.8) Дата опубликования описания 1 8. 07,80 (? 2) Автор изобретения

А. А. Вагман

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Зрамени производственное объединение "Невский завод" им. В. И, Ленина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ СКОРОСТИ

ВРАШЕНИЯ .ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Г1ОСТОЯННОГО

ТОКА

Изобретение относится .к электротехнике и может быть использовано в син. хронных электроприводах.

Известно устройство для регулирова. ния и стабилизации скорости вращения электродвигателя постоянного тока, со5 держащее генератор эталонной частоты, частотный датчик скорости и частотнофазовый дискриминатор, причем частот.нофазовый дискриминатор выполнен на триггере с двумя устойчивыми состояниями 11);

Недостатком такого устройства является малый диапазон регулирования.

Наиболее близким к изобретению по

15 технической сущности является устрой ство, содержащее генератор эталонной частоты, подключенный к первому входу частотно-фазового дискриминатора, второй вход которого соединен с частотным датчиком скорости вращения электродвигателя, и преобразователь, подключенный к якорю электродвигателя f2).

Частотно-фазовый дискриминатор выполнен в этом устройстве на дифференциальном усилителе и двух индентичных формирователях пилообразного напряже« ния, содержащих каждый транзистор и конденсатор. . С точки зрения теории регулирования такое устройство является астатической системой. Анализ уравнений, описывающих эту систему, показывает, что беэ введения корректирующих эвеньев она обпадает малым диапазоном регулирования и недостаточным запасом устойчивости. Это связано с тем, что сигнал в системе регулирования имеет пульсирующий характер и наряду с постоянной составляющей содержит соизмеримую с ней по величине переменную составляющую.

Следствием этого является невозможность введения в систему корректирую щих звеньев.

Кроме того, наличие переменной составляющей в сигнале регулирования не позволяет испольэовать для питания

3 7487 электродвигателя стандартную сеть переменного тока, что приводит к усложнению устройства, Ивль изобретения - расширение диапазона регулирования, улучшение качества

5 регулирования, а также плавный ввод в синхронизм.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее генеРатоР эталонной частоты, подключенг- ур ный к первому входу частотно-фазового дискриминатора, второй вход которого соединен с частотным датчиком скорости вращения электродвигателя, и преобразова1 тель, подключенный к якорю электродви- 15 гателя, введены полупроводниковый ключ, зарядный конденсатор, корректирующее звено, составленное из резистора, конденсатора и переменного резистора, ручной реГулятор и два диода, катоды которых 20 соединены в общую точку и подключены к управляющему входу преобразователя, анод одного диода связан с движком ручного регулятора, анод другого- с движком переменного резистора, коррек- 25 тирующего звена, подклоченного через параллельно соединенные резистор и конденсатор этого звейа, параллельно заряд ноыу конденсатору, через полупроводниковый ключ связанному с выходом частот- . 30

1 но-фазового дискриминатора, выпопненного в виде. генератора "илообразного напряжения. B этом устройстве генератор пилообразного напряжения составлен из тиристора, транзистора, конденсатора, 35 стабилитрона и фильтра нижних частот, при этом эмиттер транзистора соединен с положительной шиной, а база через стабилитрон и резистор фильтра нижних ! частот подключена к его коллектору, со- 0 единенному с акодом 1иристора, параллельно "которому подключен конденсатор, образующий выход генератора пилообразного напряжения.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схеМа устройства, Эталонный генератор 1 пЬдключен ко входу генератора пилообразного напряжения, cocToKlgeT из тиристора 2, транзистора

3, стабилитрона 4, конденсатора 5, ре-. зистора 6 и конденсатора 7. Выход генератора пилообразного напряжения через полупроводниковый ключ, состоящий из тристоров 8 и 9, упраяемый им у -55 сами частотного датчика 10 скорости рращенйй; связан с зарядным конденсатором ll; Зарядный конденсатор 11 через корректирующее зввно, составленное из

54 4 резистора 1 2, конденсатора 13 и переменного резистора 14, через диод 15 связан с управляющим входом преобразователя, состоящего из управляющего устройства 16, через диод 17 связанного с ручным регулятором 18, и управляемого выпрямителя на тиристорах 19, 20 и диодах 21, 22, питающегося от,сети переменного тока. Выход преобразователи подключен к якорю электродвигателя 23.

Перед началом работы частоту эталонного генератора 1 устанавливают равной нужным оборотам электродвигателя

23. При этом импульсы генератора 1 поступают на управляющий электрод тиристора 2 и открывают его, конденсатор

7 разряжается через открытый тиристор

2. После разряда конденсатора 7, тиристор 2 закрывается и начинается заряд емкости 7 через промежуток эмиттерколлектор транзистора 3 до прихода следующего импульса от генератора 1. Та» ким образом на конденсаторе 7 формируется пилообразное напряжение. На базу транзистора 3 через стабилитрон 4 и фильтр нижних частот, составленный из резистора 6 и конденсатора 5, подается разность напряжения между источником питания схемы и величиной пилообразного напряжения на конденсаторе 7. Изменение величины пилообразного напряжения вследствие перестройки частоты генератора 1 приводит к изменению тока базы транзистора 3 и соответственно к изменению проводимости у астка эмиттер-коллектор транзистора 3, компенсируя изменение величины пилообразного напряжения таким образом, чтобы при перестройке частоты генератора 1 в заданных пределах сохранить величину пилообразного напряжения, неизменной.

Перед началом работы, движки переменного резистора 14 и ручного регулятора 18 вручную сдвигают к отрицатель- ному полюсу источника питания схемы.

На начальном этапе работы вручную передвигают движок ручного регулятора

18 к положительному полюсу источника питания схемы, при этом на управляюutee устройство 16 через циод 17 поступает сигнал положительной полярности, вызывая открывание тиристоров 19 и

20 на угол, пропорциональной величине напряжения, поступающего на вход управляющего устройства 16. Открывание тиристоров 19 и 20 приводит к появлению напряжения на выходе управляемого выпрямителя на тиристорах 19 и 20 и дио2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что генератор пилообразного напряжения составлен из тиристора, транзистора, конденсатора, стабилитрона и фильтра нижних частот, при этом эмиттер транзистора соединен с положительной шиной, а база через стабилитрон и резистор фильтра нижних частот подключена к его коллектору, соединенному с анодом тиристора, параллельно которому

5 748 дах 21, 22. Это напряжение поступает на якорь электродвигателя 23, вызывая

его вращение, Якорь электродвигателя

23 связан с частотным датчиком оборо тов 10. Импульсы с датчика поступают на ключ из транзисторов 8 и 9, открывая eto на время, необходимое для заря.да конденсатора 11 ° Конденсатор 11 заряжается до уровня пилообразного напряжения, соответствующего времени по- 10 ступления импульса датчика 10. Следую щие импульсы датчика 10 перезаряжают конденсатор 11 до напряжения, соответствующего уровню пилообразного напря-. жения в каждый из моментов времени 15 поступления .этих импульсов. Таким об-. разом, напряжение на конденсаторе 11 пропорционально углу рассогласования между импульсами генератора 1 и датчика 10. С конденсатора 11 сигнал по- 20 ступает на корректирующее звено, составленное из резистора 12, конденсатора

13 и переменного резистора 14. Параметры корректирующего звена выбираются в зависимости от параметров электро- 25 двигателя 23; В начальный период работы движок ручного регулятора 18 устанавливают таким образом, чтобы скорость вращения электродвигателя 23 .6Ыла на 1--5% меньше частоты генерато- 30 ра 1, При этом сигнал на конденсаторе

11 меняется по амплитуде от 0 до максимального уровня пилообразного напряжения с частотой, равной разности частот двигателя 23 и генератора 1, На начальном этапе работы этот сигнал не проходит на управляющее устройство 16, так как движок переменного резистора

14 сдвинут к отрицательному проводу источника питания схемы. На следующем 40 этапе работы движок переменного резистора 14 сдвигают к точке соединения резисторов 12 и 14. При этом на аноде диода 15 появляется напряжение сигнала рассогласования частот двигателя 23 и 45 генератора 1. Как только мгновенное значение этого напряжения превысит уро. вень напряжения с ручного регулятора

18, оно начнет поступать на вход управляющего устройства 16, увеличивая общий 50 уровень напряжения на нем, при этом обороты двигателя 23 увеличиваются до входа в синхронизм. Момент входа в синхр6ниэм отмечают по тому, что перестает меняться сдвиг фазы между импульсами .55 датчика оборотов 10 и генератора 1. Это можно отметить при помощи любого фазомвтра, измеряющего разность фаз аат754 б чика 10 и генератора 1. После входа в . синхрониэм анод диода оказывается под большим положительным потенциалом, чем анод диода 17, так как управляюще напряжение, соответствующее синхронным .оборотам, больше напряжения, установленного на движке ручного регулятора

1.8. При этом диод 17 оказывается закрытым, ручной регулятор 18 перестает влиять на работу устройства. и может быть отключен (движок сдвинут к отрицательному полюсу источника питания схемы) .

Формула изобретения

1. Устройство для синхронизации скорости вращения электродвигателя постоянного тока, содержащее генератор эталонной частоты, подключенный к первому входу частотно-фазового дискриминатора, второй вход которого соединен с частотным датчиком скорости вращения электродвигателя, и преобразователь, подключенный к якорю электродвигателя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, улучшения качества регулирования, а также плавного ввода в синхрониэм, в него введены полупроводниковый ключ, зарядный конденсатор, корректирующие звено, составленное иэ резистора, конденсатора и переменного резистора, ручной регулятор и два диода, катоды которых соединены в общую точку и подключены к управляющему входу преобразователя, анод одного диода связан с движком ручного регулятора, анод другого - с движком переменного резистора корректирующего звена, подключенного через параллельно соединенные резистор и конденсатор этого звена параллельно зарядному конденсатору, через полупроводниковый ключ связанному с выходом частотно-фазового дискриминатора, выполненного в виде генератора пилообразного напряжения.

748754

7 подключен конденсатор, образующий выход генератора пилообразного напряжения.

Р!сточники информацйи, принятые во внимание при акспертнзе

i 1

1. Авторское свидетельство СССР

l4 147626, кл. Н 02 P 5/06, 1961, 2. Авторское свидетельство СССР

М 490244, кл. Н 02 Р 5/06, 1972.

Составитель H. Корева

Редактор Г. Волкова Техред А. Куликовская Корректор М, немчик

Заказ 4381/19 Тираж 783 Подписное

БНИИПИ Гбсударственного комитета СССР по делам нзобретений и открытнй

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4