Устройство для управления электродвигателем постоянного тока

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП".,ЗслпИЕ

ИЗОБР Т пИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04. 09. 78 (21) 2677280/24-07 (51) V.

Н 02 P 5/16 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий

Опубликовано 230980 Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 25 . 09. 80 (53) УДК 621. 313, . 2-58 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Е. В. Горохов, B. И. Устинов, В. А. Арманд и В. И. Грызенков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области автоматизации оборудования и может быть использовано для стабилизации скорости двигателей постоянного тока, предназначенных для применения в раз- 5 личных областях промышленности, в частности при автоматизации технологических процессов.

Известно устройство для управления электродвигателем постоянного тока, 1Р содержащее генератор тактовых импульсов, элемент задержки, два счетчика, декодирующий фиксатор, триггер, реверсивный счетчик и компаратор 11).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее блок питания двигателя, датчик скорости, два счетчика импульсов, два генерато-20 ра импульсов, соединенных со счетными входами соответствующих счетчиков импульсов, компаратор, выход которого соединен с блоком питания двигателя, реверсивный счетчик, потенциальные 25 выходы которого подключены к одним входам компаратора, а к другим входам компаратора подключены потенциальные выходы второго счетчика импульсов, установочный вход которого сое- Зр

2 динен с блоком питания двигателя, и блок ввода (2).

Однако известные устройства:отличает недостаточная стабилизация скорости двигателя.

Цель изобретения — повышение стабилизации скорости двигателя.

Это достигается тем, что в известное устройство введен блок управления угол отсечки, выполненный в виде дешифратора, логического блока

2И-ПИЛИ, элемента задержки, триггера

1 и элемента И, причем выход датчика скорости соединен со входом элемента задержки и с первым входом элемента И, выход элемента задержки соединен с первым установочным входом триггера и с установочным входом первого счетчика импульсов, потенциальные выходы которого соединены со входами дешифратора, выходы которого соединены с одними входами логического блока 2И-ПИЛИ,.другие входы которой соединены с первым выходом блока ввода, выход логического блока 2И-ПИЛИ соединен со вторым входом элемента И и вторым установочным входом триггера, выход которого подсоединен ко входу направление реверсивного счет« чика, к счетному входу которого под765964 ключен выход элемента И, а установоч- ный вход реверсивного счетчика соединен со вторым выходом блока ввода.

На фиг. 1 представлено устройство для управления электродвигателем постоянного тока, на фиг. 2 — блок управления углом отсечки.

Устройство содержит блок 1 питания двигателя, датчик скорости 2, два счетчика импульсов 3 и 4, два генератора импульсов 5 и 6, соединенных со счетными входами соответствующих счетчиков импульсов, компаратор 7, выход которого соединен с блоком питания двигателя 1, реверсивный счетчик 8, потенциальные выходы которого подключены к одним входам компаратора 7, а к другим входам компаратора подключены потенциальные выходы. второго счетчика импульсов 4, установочный вход которого соединен с блоком питания двигателя 1, блок ввода 9, блок 10 20 управления углом отсечки, выполненный в виде дешифратора 11 (см. фиг. 2), элемента задержки 12, логического блока 2И-ПИЛИ 13, триггера 14 и элемента

И 15, причем выход датчика скорости

2 соединен со входом элемента задержки 12 и с первым входом элемента И 15, выход элемента задержки соединен с первым установочным входом триггера

14 и с установочным входом первого счетчика импульсов 3, потенциальные выходы которого соединены со входами дешифратора 11, выходы которого соединены с одними входами логического блока 2И-ПИЛИ 13, другие входы которой соединены с первым выходом блока ввода 9, выход логического блока

2И-ПИЛИ 13 соединен со вторым входом элемента И 15 и вторым установочным входом триггера 14, выход которого подсоединен ко входу направление ре- 4О версивного счетчика 8, к счетному входу которого подключен выход элемента И 15, а установочный вход реверсивного счетчика 8 соединен со вторым выходом блока ввода 9. 45

Устройство работает следующим образом. При вращении двигателя постоянного тока связанный механически с ним фотоэлектрический датчик скорости 2 вырабатывает последовательность импульсов М, частота которых fN пропорциональна скорости вращения двигателя.

Через блок 10 управления углом отсечки задержанные импульсы N4 с фотоэлектрического датчика 2 поступают на установочный вход первого счетчика импульсов 3. На счетный вход первого счетчика 3 подаются импульсы от первого генератора импульсов 5. Первый счетчик 3 подсчитывает количество импульсов от генератора 5 в интервале g) между импульсами последовательности и .Каждый импульс из последовательности й4 устанавливает первый счетчик

4 импульсов 3 в нулевое исходное состояние. Количество импульсов, накоп- Я ленное в первом счетчике 3, определяется дешифратором 11. Заданная величина скорости вращения двигателя

Ю поступает от устройства ввода 9 на блок 10 управления углом отсечки, где она сравнивается с состоянием дП дешифратора 11. В результате сравнения образуется сигнал Ю, который используется для управления направлением схемы реверсивного счетчика 8.

Сигнал W имеет два логических состояния, определяемых следующим образом:

1 О, если Ш57ш (сложение) (1, если о) щ (вычитание,) где UO> -действительная скорость вращения двигателя.

В исходном состоянии в реверсивный счетчик 8 производится запись фиксированного числа сигналом линии 3 от устройства ввода 9. На счетный вход реверсивного счетчика 8 поступает последовательность импульсов М,определяемая соотношением (N, при Ю guu

2 1,0, при и = (ют - (2)

Как следует из соотношений (1) и (2) в реверсивном счетчике 8 хранится записанное число, которое складывается или вычитается с последовательностью импульсов N в зависимости от соотношения действительной ют и заданной

tU скорости двигателя. В случае раЪ венства действительной и заданной скоростей (<а =о) )на счетный вход реверсивного счетчика 8 импульсы N не поступают; в реверсивном счетчике

8 хранится накопленное число, полученное при достижении заданной скорости.

При-внешних возмущениях (изменении момента нагрузки двигателя, изменении питающих напряжений и т.д.) нарушается равенство скоростей, импульсы

N < поступают на счетный вход реверсивного счетчика 8, изменяя накопленное в нем число в необходимом направлении до получения нового равновесного состояния.

На счетный вход второго счетчика импульсов 4 поступают импульсы от второго генератора импульсов 6.. На установочный вход счетчика 4 подаются импульсы юс, которые формируются каждый раз, когда амплитуда питающей сети равна нулю. Каждый импульс из последовательности Ас устанавливает во втором счетчике 4 заранее выбранное фиксированное число. Последовательность импульсов от второго генератора 6 вычитается из фиксированного числа, записанного в счетчике 4, уменьшая его содержимое до нуля.

Содержимое реверсивного счетчика

8 и второго счетчика 4 поступает на компаратор 7. В результате сравнения числа, записанного в реверсивном счетчике 8, с последовательностью чисел второго счетчика импульсов 4 на вы765964 ходе компаратора вырабатывается сиг нал, определяющий угол зажигания тиристоров. Этот сигнал образуется на выходе компаратора 7 при равенстве чисел, поступающих от реверсивного счетчика 8 и второго счетчика 4. Изменение накопленного числа в реверсивном счетчика 8 приводит к изменению .угла зажигания тиристоров блока 1 °

Таким образом происходит регулирование скорости двигателя постоянного тока.

Схема, приведенная на фиг. 2 работает следующим образом. Заданная величина скорости вращения двигателя в виде потенциальных команд подается от блока ввода 9 на логическую схему >S

2И-ПИЛИ 13, где она сравнивается с заранее выбранным числом дн дешифратора 11. Рассмотрим работу схемы для случаев, когда заданная скорость вращения двигателя больше действительной 2О скорости (в, т.е.00)ц „,когда заданная скорость равна действительной, т.е. (O =tH и когда заданная скорость меньше действительной Й)57 а т . Особенностью первого случая является то, что на2 выходе блока 2И-ПИЛИ 13 образуется сигнал совпадения щ5 и l3H до прихода импульса сброса N первого счетчика импульсов 3. Импульсы последовательности и задержаны на элементе задержки 12 относительно импульсов N на величину 7 5.

Импульс совпадения блока 2И-ПИЛИ

13 устанавливает на выходе триггера . 14 сигнал с нулевым логическим уровнем. Сигнал =0, поступая на реверсивный счетчик 8, позволяет осуществить операцию сложения импульсов й2. К приходу импульса N на инверсном входе логической схемы И 15 устанавливается логический ноль (разреше- 4Я ние для прохода импульса й). Сформированный на выходе элемента 15 импульс М поступает на счетный вход реверсивного счетчика 8. В результате увеличения числа в реверсивном счет- 4 чике 8 на выходе компаратора 7 уменьшается угол отсечки импульса запуска тиристоров блока 1, что приводит к увеличению напряжения, подаваемого на двигатель. Таким образом в системе создаются условия, при которых а т повышается.

Особенность случая, когдам -М,состоит в том, что сигнал от совпадейия

Ф и dn с выхода элемента 13 совпадает по времени с приходом импульса и .

Сигнал сяемы 13, поступая на инверсный вход элемента 15, запрещает прохождение импульса й. Поэтому импульс

N . на выходе элемента 15 отсутствует.

В реверсивном счетчике 8 хранится чис- д ло, накопленное им до получения равновесного состояния. Угол отсечки включения тиристорав не изменяется, следовательно, не изменяется и напряжение, подаваемое на двигатель., В случае а э < au сигнал совпадения с блока 13 не образуется. Триггер

14 установочными импульсами N удерживается э состоянии, прн котором qJ 1. Сигнал Ф/=1 определяет операцию вычитания импульсов й< э реверсивном счетчике 8. В результате уменьшения числа в реверсивном счетчике 8 увеличивается угол отсечки включения тиристороэ блока 1, что приводит к уменьшению напряжения, подаваемого на двигатель.

Для обеспечения всего рабочего диапазона скоростей желательно иметь непрерывную регулировочную характеристи.;у. В дискретных системах это может быть достигнуто высокой степенью аппроксимации непрерывной регулировочной характеристики. Степень аппроксимации э данном усТройстве определяется заданным объемом информации (количеством разрядоэ) эо втором счетчике импульсов 4.

Таким образом, в данном устройстве для управления электродвигателем постоянного тока обеспечены необходимые условия для получения долговременного равновесного состояния. Устройство является также менее сложным по сравнению с известным. Исключена задача синхронизации поступления им-. пульсов на реверсиэный счетчик с командами бистабильной схемы. Достигается пуск двигателя по заданному закону благодаря записи фиксированного числа в реверсивный счетчик 8. Это позволяет исключить применение управляемого генератора.

Формула изобретения

Устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее блок питания двигателя, датчик скорости, дэа счетчика импульсов, два генератора импульсов, соединенных со счетными входами соответствующих счетчиков импульсов, компаратор, выход которого соединен с блоком питания двигателя, реверсивный счетчик, потенциальные выходы которого подключены к одним входам компаратора, а к другим входам компаратора подключены . потенциальные выходы второго счетчика импульсов, установочный вход которого соединен с блоком питания двигателя, и блок ввода, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения стабилизации скорости двигателя, в него введен блок управления углом отсечки, выполненный в виде дешифратора, логического блока

2И-ПИЛИ, элемента задержки, триггера и элемента И, причем выход датчика скорости соединен со входом элемента задержки и с первым входом элемента И, выход элемента задержки соединен с первым установочным входом

765964

Фи.1 фиа8

Составитель И. Коротеева

Редактор В. Фельдман Техред М. Левицкая Корректор Г. Решетник

Заказ 6524/51 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного коМитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент . r. Ужгород, ул. Проектная, 4 триггера и с установочным входом первого счетчика импульсов, потенциальные выходы которого соединены со входами дешифратора, выходы которого соединены с одними входами логического блока 2И-ПИЛИ, другие входы которой соединены с первым выходом блока ввода, выход логического блока 2И-ПИЛИ соединен со вторым входом элемента И и вторым установочным входом триггера, выход которого подсоединен ко входу направление, реверсивного счетчика, к счетному входу которого подключен выхоц элемента И, а установочный вход реверсивного счетчика соединен со вторым входом блока ввода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3843914, Н 02 Р 5/16, 1974.

2. Заявка Великобританйи Р 1470782, Н 02 P 5/06, 1977.