Устройство для автоматического фази-рования синхронизированного электро-привода

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ >817957

Союз Советскнк

Соцналнстнчеснни

Респубинк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.12.78 (21) 2724814/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

Н 02 P 5 40 веудирстееиимй комитет ссс аа делам изебретеиий и аткрытий (53) УДК 62-503.53:

:621.313.2 (088,8) Опубликовано 30.03.81. Бюллетень №12

Дата опубликования описания 05.04.81 (72) Авторы изобретения

Л. Б. Напираев, P Н. Ковалев, И. Ф

В. А. Прозоров и А. А. Тупеко — 1 (71 ) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ФАЗИРОВАНИЯ СИНХРОНИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к управлению электроприводами.

Оно может быть применено для фазирования двигателей синхронизированных электроприводов, применяемых в фототелеграфии, видеозаписи, кинотехнике и т. д.

Известно устройство для фазирования синхронных электроприводов, которое содержит два триггера, три ключа, два синхронных электродвигателя с датчиками импульсов фазирования, два генератора питания, мультивибратор и схему совпадения.

Устройство, обеспечивает при прохождении ведущим (фазирующим) валом заданного фазового положения переключение ведомого (фазируемого) электродвигателя на питание от вспомогательного генератора повышенной частоты, а при прохождении ведомым валом заданного фазового положения — переключение ведомого двигателя на питание от основного генератора рабочей частоты. Таким образом, ведущий двигатель, будучи постоянно подключен к генератору рабочей частоты, вращается с синхронной частотой вращения, а частота вращения ведомого двигателя синхронна в течение времени между импульсами датчиков фазирования ведомого и ведущего двигателей и несинхронна в течение времени между импульсами датчиков фазирования ведущего и ведомого двигателей.

Рассмотренный процесс повторяется, причем после каждого цикла фазовый сдвиг между валами уменьшается и продолжительность работы фазируемого двигателя от генератора повышенной частоты сокращается.

Изменение фазового положения фазируето мого двигателя продолжается до тех пор, пока фазовый сдвиг между импульсами датчиков фазирования не станет равным или

- меньшим допустимой величины.

При выполнении этого условия импульс датчика фазирования ведомого двигателя совпадает по времени с импульсом, вырабатываемым заторможенным мультивибратором, запуск которого производится импульсом ведущего двигателя, а длительность выходного импульса соответствует допустимому остаточному фазовому сдвигу между валами. Импульс, появляющийся при этом на выходе схемы совпадения, обеспечивает переключение фазируемого двигателя на питание от генератора рабочей

817957

1О

15 го

25 зо

55 частоты н работу его с синхронной частотой вращения. Процесс фазирования на этом заканчивается (1) .

Устройство обладает рядом существенных недостатков. Точность фазирования, достижимая при его использовании, существенно зависит от номинальной частоты вращения и момента инерции вращаюшихся частей, приведенного к валу двигателя ведомого электропривода, а также от разности синхронной и несинхронной частот вращения. Иными словами, при малых значениях фазового сдвига между опорными импульсами фазирования и импульсами датчика фазирования фазируемого электропривода время работы с несинхронной частотой врашения может оказаться недостаточным для изменения фазового положения ведомого вала, что приведет к его качаниям и невозможности завершения фазирования. Кроме того, фазовые соотношения сигналов управления для обеспечения вращения с синхронной и несинхронной частотой, вообще говоря, являются произвольными, что также приводит к качаниям ведомого вала, выходу из синхронизма и поворотному процессу фазирования.

Для изменения фазы фазируемого вала используется только часть периода импульсов, характеризующих его положение, что вызывает неоправданное завышение ускорений и замедлений привода, изменение угловой скорости фазирования в зависимости от фазового сдвига между валами, переключение на каждом обороте в процессе фазирования с синхронной на несинхронную частоту вращения и обратно, т. е. к снижению надежности фазирования.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для автоматического фазирования электропривода с синхронным электродвигателем и контуром точного фазирования, содержащее синхронный электродвигатель с высо кочастотным тахогенератором, обеспечивающим получение сигнала, частота которого вХ раз больше частоты вращения двигателя и датчиком фазирования с числом импульсов за оборот, равным Хф, блок точного фазирования (синхронизации) двигателя и связанный с ним источник эталонной частоты, источник опорной частоты фазирования, блок управления фазовой питающего двигатель напряжения, выходы которого подключены к схемам И и ИЛИ, включенным в цепь преобразования эталонного сигнала в напряжение питания двигателя.

Данное устройство обеспечивает начальное (грубое) фазирование вала двигателя путем изменения частоты (фазы) напряжения питания двигателя и последующее поддержание его углового положения с высокой точностью с помощью блока точного фазирования (синхронизации) (2).

Недостатки устройства заключаются в том, что его схема довольно сложна, а быстродействие достигается за счет существенного изменения частоты питания в процессе фазирования, что приводит к значительному перерегулированию в результате переходного процесса изменения частоты вращения. Кроме того, в результате независимой работы каналов грубого и точного фазирования последний может вносить дополнительные динамические ошибки по угловому положению в процессе фазирования, что также увеличивает перерегулирование.

Цель изобретения — упрощение схемы конструкции привода, повышение надежности, а также уменьшение перерегулирования в- процессе фазирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического фазирования синхронизированного электропривода, содержащее электродвигатель с основным датчиком частоты вращения, имеющем число зубцов Zo и датчиком фазирования с числом зубцов 2@, блок синхронизации двигателя, источник эталонной частоты, связанный с блоком синхронизации и источником опорной частоты фазирования, схемы совпадения, введены два триггера и два ключа, а на валу электродвигателя размещен дополнительный датчик частоты вращения с числом зубцов Zg = Z -У,в. Указанные датчики установлены таким образом, что фазовые положения одного из зубцов каждого датчика совпадают, причем выходы основного и дополнительного датчиков частоты вращения через ключи подсоединены к блоку синхронизации, а другие входы ключей соединены с выходами триггера, входы которого подключены к двум схемам совпадения, первые входы которых подключены к выходам датчика фазирования, а вторые входы — к выходам второго триггера, входы, которого соединены с выходами источника опорной частоты фазирования и эталонной частоты.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит фазируемый (ведомый) двигатель 1 с датчиками 2 частоты вращения и фазирования 3, установленными на его валу. На валу двигателя установлен также дополнительный датчик 4 частоты врашения с числом импульсов за оборот, меньшим или большим, чем у основного датчика 2 частоты вращения на число импульсов датчика 3 фазирования за один оборот двигателя. Двигатель 1 управляется блоком 5 синхронизации, на один из входов которого подан сигнал эталонной частоты от источника 6 эталонной частоты. Схема 7 фазирования электропривода содержит триггер 8 с раздельными входами, на один из входов которого поданы импульсы от

5 источника 9 опорной частоты фазирования, связанного с источником 6 эталонной частоты, а на другой — импульсы эталонной частоты от источника 6. Выходы триггера 8 подключены к входам схем совпадения 10 и 11, на другие входы которых подан сигнал с датчика 3 фазирования. Выходы .схем совпадения подключены к входам триггера 12, один из выходов которого подключен к ключу 13 сигнала основного датчика 2 частоты вращения, а другой выход триггера 12 подключен к ключу 14 сигнала дополнительного датчика 4 частоты вращения.

Сигналы основного 2 и дополнительного 4 датчиков частоты вращения через ключи 13 и 14 при их открытом состоянии поступают на вход блока 5,синхронизации и являются сигналами обратной связи в приводе.

Устройство работает следующим образом.

После подачи на электропривод эталонной частоты синхронизации, опорной частоты фазирования и напряжения питания двигатель 1 разгоняется и синхронизируется блоком 5. Причем синхронизация двигателя 1 происходит, как правило, на дополнительном датчике 4 частоты вращения.

Источники эталонной 6 и опорной частоты фазирования 9 связаны между собой таким образом, что импульс источника 9 совпадает с одним из импульсов эталонной частоты от источника 6 по фронтам, переключающим триггер 8. При этом на выходах последнего имеют место импульс и пауза, длительности которых соответствуют периоду эталонной частоты от источника 6 и определяют допустимый остаточный фазовый сдвиг между импульсами опорной частоты фазирования от источника 9 и датчика 3 фазирования двигателя 1 электропривода. На выходе одной из схем совпадения 10 и 11 появляется импульс при несинфазном вращении двигателя 1, на выходе другой — при синфазном. Выходные импульсы схем совпадения однозначно oiiределяют состояние триггера 12, выходные сигналы которого обеспечивают открытие ключа 13 и подачу сигнала основного датчика 2 частоты вращения на вход блока 5 синхронизации при синфазной работе, или— ключа 14 и подключение дополнительного датчика 4 при несинфазной работе привода.

В последнем случае двигатель 1 вращается с частотой вращения, отличной от синхронизированной, что обеспечивает уменьшение фазового сдвига между импульсами опорной частоты фазового сдвига между импульсами опорной частоты фазирования и импульсами датчика 3 фазирования. При нарушении синфазного режима во время переходных процессов в системе состояние плеч триггера 12 изменяется на обратное и процесс фазирования автоматически возобновляется.

817957

В качестве источника 6 эталонной частоты может быть использован генератор, или датчик частоты вращения ведущего электропривода, а в качестве источника 9 опорной частоты фазирования — делитель частоты с коэффициентом деления, равным отношению числа импульсов датчика 2 к числу импульсов датчика 3 за один оборот двигателя, или датчик фазирования ведущего электродвигателя.

Предлагаемое. устройство для фазиро10 вания синхронизированного электропривода позволяет при использовании более прос той схемы повысить надежность фазирования, практически полностью устранить перерегулирование, обеспечить высокое быстродействие в рамках выбранного способа фазирования, оно может быть успешно применено для фазирования регулируемых в широком диапазоне электроприводом, а так, же при изменении температуры окружающей среды.

Формула изобретения

Устройство для автоматического фазирования синхронизированного электропрнвода, содержащее электродвигатель с основным датчиком частоты вращения, имеющим число зубцов Z и датчиком фазирования с числом зубцов Х, блок синхронизации двигателя, источник эталонной частоты, связанный с блоком синхронизации и с источником опорной частоты фазирования, схемы совпадения, отличающееся тем, что, с целью упрощения схемы, повышения надежности фазирования, в устройство введены два триггера и два ключа, а на зз валу электродвигателя размещен дополнительный датчик частоты вращения с числом зубцов Zp = Z + Z+ . Указанные датчики установлены таким образом, что фазовые положения одного из зубцов каждого датчика совпадают, причем выходы ос40 новного и дополнительного датчиков частоты вращения через ключи подсоединены к блоку синхронизации, другие входы ключей соединены с выходами триггера, входы которого подключены к двум схемам совпа4> дения, первые входы которых подключены к выходам датчика фазирования, а вторые входы — к выходам второго триггера, входы которого соединены с выходами источника опорной частоты фазирования и эталонной частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ! . Авторское свидетельство СССР № 291368, кл. Н 04 N 1/36, 1972.

2. Техника магнитной видеозаписи.

«Энергия», 1978. с. 125 — 129.

817957

Составитель В. Тарасов

Редактор Н. Кузнецова Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга

Заказ 1023/77 Тираж 730 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская иаб., д. 4/5

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