Устройство для согласования угловогоположения синхронно вращающихсявалов электродвигателей

 

О П И С А Н И Е 834822

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнн

Соцналнстнческнн

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.01.79 (21) 2706691/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 02 P 5/06

Гасударственный квинтет

СССР.

Опубликовано 30.05.81. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 05.06.81 но делам изобретений н етнрмтий (53) УДК 621.316. .718.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

Вл. В. Андрущук и Вас. В. Андрущук

Ленинградский ордена Ленина политехнический им. М. И. Калинина (71) Заявитель институт

Б i .:..; (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОГЛАСОВАНИЯ УГЛОВОГО

ПОЛОЖЕНИЯ СИНХРОННО-ВРАЩАЮЩИХСЯ ВАЛОВ

ЭЛ Е КТРОД В И ГАТЕЛ ЕЙ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в установках, где требуется согласованное угловое положение синхронно-вращающихся валов, например в системах электрического поля, в установках видео- и звукозаписи.

Известны устройства синхронизации скорости вращения двигателей постоянного то.ка, в которых содержится генератор онорной частоты, импульсный датчик скорости, фазовый детектор (ФД) и усилитель мощности (УМ) . Сигнал опорното генератора (ОГ) и импульсного датчика скорости (ИДС) поступает на входы ФД, на выходах которого формируется напряжение, т ропорциональное разности фаз сравниваемых сигналов, которое через усилитель мощности управляет скоростью вращения двигателя постоянного тока. Если от одного опорного генератора регулируется скорость нескольких двигателей, то обеспечивается синхронное вращение валов этих машин. Однако взаимное угловое положение валов может быть различным, так как от момента трогания до синхронизации каждый из двигателей проходит различный угловой путь (1).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату,к предлагаемому является устройство для согласования углового положения синхронно-вращающихся валов электродвигателей, содержащее системы фазовой автоподстройки частоты вращения двигателей, одна из которых подключена к генератору опорной частоты, генератор вспомогательной частоты, триггеры и схемы совладения (2).

Недостатком известного устройства является то, что процесс разгона не контролируется по углу и двигатели, разгоняясь до синхронной скорости, проходят различные пути, что приводит к различным угловым положениям валов синхронизируемых двигателей.

Цель изобретения — увеличение точности и быстродействия согласования углового положения синхронно-вращающихся валов электродвигателей.

Поставленная цель достигается тем, что

30 в известное устройство введены второй генератор вспомогательной частоты, управляемые ключи, инвертор, датчики углового положения, установленные на выходных

834822 валах электродвигателей, и одновибраторы, входы которых соединены с выходами датчиков углового положения валов и с входами первой схемы совпадения, причем вход одного из одновибраторов через инвертор соединен с первым входом второй схемы сов,падения, а выход другого одновибратора подключен ко второму входу второй схемы совпадения и к первому входу третьей схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом одновибратора, выход,первой схемы совпадения подключен ко входу установки «единицы» первого триггера, соединенного с первым управляемым клю чом, выход третьей схемы совпадения подключен ко входу установки «единицы» второf0 указанных триггеров, а второй генератор вспомогательной частоты через управляемые ключи подкл>очен на вход системы фазовой автоподстройкп частоты вращения второго дви гател я, при чем второй вход второго управляем<>го ключа соединен с выходом генератора опорной частоты.

На фиг. 1 и 2 представлена блок-схема устройства го

Устройство содержит генератор опорной частоты 1, выход которого соединен с входом системы фазовой автоподстройки 2 скорости первого двигателя и через управляемыь ключ 3 — с входом системы фазовой автоподстройки 4 скорости второго двигателя. Каждая из систем фазовой автоподстройки имеет стандартную структуру (фиг. 2) и состоит из фазового детектора 5, усилителя 6 мощности, двигателя постоянного тока 7, на валу которого размещен импульсный датчик 8 скорости, и обеспечивает регулирование скорости двигателя по разности фаз между сигналами опорного генератора и импульсного датчика скорости. Импульсные датчики скорости обоих приводов имеют дополнительные преобразователи 9 и 10 углового положения валов, которые формируют одиночные импульсы за каждый оборот вала двигателей. Выход преобразователя 9 угла соединен с входом одновибратора 11, с входом ячейки HE 12 и с одним из входов ячейки И 13. Выход преобразователя 10 угла соединен с входом одновибратора 14 и со вторым модом ячейки И 13.

Выход одновибратора 11 подключен на первый вход ячейки И 15, а выход одновибратора 14 соединен со вторым входом ячейки

И 15, с первым входом ячейки И 16, второй вход которой подключен к выходу ячейки

HE 12. Выход ячейки И 13 соединен с входом установки- 1»триггера 17, а выход ячейки И 15 соединен с входом установки «1» триггера 18. Входы установки «О» триггеров 17 и 18 подключены к выходу ячейки

И 16. Выходы вспомогательных генератозо

4О

50

55 г0 триггера, соединенного со вторым управляе- ) 5 мым клк>чом; выход второй схемы совпадения подклк>чен ко входам установки «нуля» ров 19 и 20 подключены на входы управляемого ключа 21, выход которого соединен с входам управляемого ключа 3. Выход триггера 17 подключен на управляющий вход ключа 21, а выход триггера 18 — на управляющий вход ключа 3.

Устройство работает следующим образом.

При включении приводов подается питание на блоки системы управления и осуществляется уста новка, триггеров в положение «О». Поэтому на вход системы фазовой автоподстройки 2 поступает сигнал с выхода опорного генератора 1, а на вход системы фазовой автоподстройки 4 — сигнал с выхода вспомогательного генератора

20, так как при нулевом положении триггеров 17 и 18 через управляемые ключи 21 и 3 проходит только сигнал первого входа.

Частоты генераторов 1 и 20 устанавливаются с некоторой разницей и после синхронизации приводов по каждому из каналов имеет место взаимное угловое перемещение валов электродвигателей. Скорость перемещения зависит от разниць1 частот генераторов и 20 и может быть установлена достаточно большой. Последнее обстоятельство ускоряет процесс предварительного согласования углового положения валов электродвигателей. Это состояние схем ы продолжается до тех пор, пока не совпадут во времени импульсы преобразователей 9 и 10 и на выходе ячейки И 13 не появится сигнал. При этом, чтобы процесс согласования по углу завершился на одном периоде сближения импульсов, необходимо ширину щели преобразователей 9 и 10 выбирать из условия л >д й4 Т, (1) где д J, — ширина щели преооразователеи

9и10; а Й вЂ” разницы между скоростью первого и второго двигателя;

1 — период вращения двигателя, скорость которого наибольшая.

Если условие (1) не выполняется, то процесс синхронизации проходит в течение нескольких периодов до тех пор, пока импульсы на выходе преобразователей 9 и 10 не совпадут во времени.

В предла знаемом устройстве л а. выбирается достаточно большим и предварительное согласование Р"-ов проходит за минимальное время. Появление импульса на выходе ячейки И 13 приводит к опрокидыванию триггера 17 в положение «I» и ключ 21 переводит систему фазовой автоподстройки 4 скорости на управление от вспомогательного генератора 19, близкого по частоте к опорному генератору 1. После синхронизации второго двигателя начинается медленное сближение передних фронтов импульсов преобразователей 9 и 10, на выходе одновибраторов 11 и 14 формируются импульсы согла834822

5 сования малой длительносеи. При одновременном появлении импульсов .согласовaíèÿ на входах ячейки И 15 на ее выходе появляется сигнал, который опрокидывает триггер 18 в положение «1» и ключ 3 переводов систему фазовой автоподстройки 4 скорости на управление от опорного генератора 1.

После синхронизации двигатели в обоих системах вращаются синхронно и синфазно с угловым рассогласованием, не превышающем одной дискреты импульсного датчика скорости.

В случае выхода любой системы электропривода из синхронизма и нарушения углового положения импульсы на выходе ячейки НЕ 12 совпадут во времени с импульсами одновибратора 14 и на выходе ячейки И 16 появится сигнал, который переведет триггера 17 и 18 в нулевое состояние, и вся схема вернется в исходное состояние и процесс повторяется.

Предлагаемое устройство позволяет получить минимальное время согласования, так как основной процесс согласования проходит с достаточно большой скоростью сближения и только при угле рассогласования ЬА имеет место медленное сближение валов, определяемое разностью частот генераторов 1 и 19. Допустимая разница скоростей двигателей не может в этом случае превышать величины

Р./ а А е Г гдето — число штрихов импульсного датчика скорости.

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается высокая точность углового согласования валов при минимально возможном времени согласования. С увеличением числа штрихов импульсного датчика скорости будет увеличиваться точность синхронизации, одновременно с этим необходимо изменять частоту генератора 19, приближая ее к частоте опорного генератора 1. б

Формула изобретения

Устройство для согласования углового положения синхронно-вращающихся валов электродвигателей, содержащее системы фазовой автоподстройки частоты вращения двигателей, одна из которых подключена к генератору, опорной частоты, триггеры и схемы совпадения, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности и быстродействия, в него введены второй генератор вспо1о могательной частоты, управляемые ключи, инвертор, датчики углового положения, установленные на выходных валах электродвигателей и одновибраторы, входы которых соединены с выходами датчиков угло15 ваго положения валов и с входами первой схемы совпадения, причем вход одного из одновибраторов через инвертор соединен с первым входом второй схемы совпадения, а выход другого одновибратора подключен ко второму входу второй схемы совладения

2о и к первому входу третьей схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом одновибратора, выход первой схемы совпадения подключен ко входу установки

«единицы» первого триггера, соединенного с первым управляемым ключом, выход тре 5 тьей схемы совпадения подключен ко входу установки «единицы» второго триггера, соединенного со вторым управляемым ключом, выход второй схемы совпадения подключен ко входам установки «нуля» указанных триггеров, а второй генератор вспомогательной частоты через управляемые ключи подключен на вход системы фазовой автоподстройки частоты вращения второго двигателя, причем второй вход второго управляемого ключа соединен с выходом генератора з5 опорной частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1-. Патент США ¹3351831, кл. 318 — 77, 1971.

2. Автор с кое св идет ел ьст во СС С P № 467440, кл. Н 05 P 5/06, 1970.

834822 Ïöã. Л

Составитель М.Кряхтунова

Редактор Л. Филь Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши

Заказ 4075/82 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 f3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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