Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя

 

Союз Советсиих

Социапнстнчесиих

Республик

© Il И С А Н И Е „,9оозоО

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 030779 (21) 2791702/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 23.0 1.82. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 230 1.82 (51)М. Кл.

Н 02 Р 5/06

9тпударстваппы6 канптет

СССР по делан изабретенпй и открытий (53) ХД К621 ° 316.. 71 (088. 8) (72) Авторы изобретения

/»

О.Я. Каретный и А.М. Глумчер (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ

ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам с широким диапазоном регулирования скорости.

Известно устройство для регулирования частоты вращения электродвига5 теля, содержащее датчик скорости, блок сравнения, регулятор скорости, усилитель мощности и электродвигатель 5Ц.

Недостатком устройства является малость сравниваемых величин при низких частотах вращения электродвигателя, что снижает из-за наличия помех качество работы электропривода

15 и ограничивает диапазон регулирования.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя, содержащее входной блок сравнения и последовательно соединенные регулятор скорости, усилитель мощности, электродвигатель, импульсный датчик, цифровой измеритель скорости с дополнительным выходом кода поддиапазона измерения и цифроаналоговый преобразователь (23 .

К недостаткам этого устройства следует отнести необходимость для реализации широкого диапазона регулирования широкого диапазона сигнала постоянного тока на входе регулятора скорости, что особенно при отработке малых скоростей, ужесточает требования к уровню помех. Реализация широкого диапазона в этой системе затруднена в связи с тем, что на малых скоростях напряжение, подаваемое на двигатель, становится соизмеримым с напряжением трогания двигателя, что приводит к шаговому режиму.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования устройства.

Указанная цель достигается за, счет того, что в устройство дополни900390

20

40 тельно введены последовательно соединенные входной управляемый усилитель, второй блок сравнения, управляемый ключ и сумматор, выход которого соединен со входом регулятора скорости, релейный элемент с зоной нечувствительности,вход которого соединен с выходом входного блока сравнения, а выходс управляющим входом ключа и вторым входом сумматора, и управляемый делитель напряжения, включенный между выходом цифроаналогового преобразователя, соединяющегося также со вторым входом второго блока сравнения и вторым входом входного блока сравнения, причем выход кода поддиапазона измерения соединен с управляющими входами входного усилителя и делителя напряжения.

На фиг. l показана функциональная схема устройства для стабилизации частоты вращения электродвигателя; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит последовательно соединенные регулятор 1 скорости, усилитель 2 мощности, электродвигатель 3, импульсный датчик 4, цифровой измеритель 5 скорости с выходами

6 кода скорости и 7 кода поддиапаЗо зона измерения, первый из которых соединен со входом цифроаналогового преобразователя 8, а второй - с управляющими входами входного усилителя 9 и делителя 10 напряжения.

В устройстве использованы два блока

11 и 12 сравнения, причем первый вход входного блока соединен со входом усилителя 9, воспринимающим входное напряжения U (фиг. 2) устройства.

Входы второго блока 12 сравнения соединены соответственно с выходами усилителя 9 и преобразователя 8 с выходными напряжениями U и U>, причем выход преобразователя 8 соеди- 45 нен также со входом управляемого делителя 10, выход которого с напряжением

0< соединен со вторым входом первого блока 11 сравнения. Выходы блоков

12 и .11 сравнения соединены соответственно через управляемый ключ 13 и релейный элемент 14 с зоной нечувствительности со входами сумматора

15, соединяющимся выходом со входом регулятора 1 скорости и с управляю- 55 щим входом ключа 13.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме работы сигнал с импульсного датчика 4 поступает на цифровой измеритель 5 скорости. При этом на его выходе б формируется код скорости вращения двигателя (с учетом направления вращения), а, на выходе 7 — код поддиапазона измерения. Цифровой код скорости преобразуется в цифроаналоговом преобразователе 8 в постоянное напряжение U,которое подается на вход делителя 10 напряжения.

1а другой вход этого блока поступает сигнал U с выхода управляемого масштабирующего усилителя 9, который осуществляет масштабное преобразование сигнала задания скорости (умножение на 1, 10, 100 и т.д.)в зависимости от кода поддиапазона, который поступает на управляющий вход усилителя 9. Таким образом, на выходе управляемого масштабирующего усилителя 9 формируется сигнал, подобный сигналу на выходе цифроаналогового преобразователя 8. Разность этих сигналов, выявленная в блоке 12 сравнения, подается через ключ 13, а затем через сумматор 15 на вход регулятора скорости 1. Тем самым осуществляется точная стабилизация скорости вращения двигателя.

Напряжение U с выхода цифроаналогового преобразователя также подается на вход управляемого делителя напряжения, который осуществляет масштабное преобразование этого сигнала (деление на 1, 10, 100 и т.д.) в зависимости от кода поддиапазона, который поступает на второй вход управляемого делителя 10 напряжения.

Таким образом, íà его выходе формируется сигнал, аналогичный сигналу задания скорости. Сигналы с выхода управляемого делителя напряжения U» и сигнал задания скорости U поступают на первый блок 11 сравнения, и их разность с выхода этого блока поступает на вход релейного элемента

14 с зоной нечувствительности. В установившемся режиме поддержания скорости сигнал на выходе первого блока 11 сравнения мал, а следовательно, на выходе релейного элемента 14 будет нулевой сигнал. Последний удерживает клю . 13 в замкнутом состоянии.

При резком изменении сигнала задания скорости Uq сигнал íà выходе бло900390

6 регулирования скорости и высокой помехоустойчивостью. Применение устройства регулирования скорости двигателя в прецизионных машинах тер" мической резки позволит эа счет расширения диапазона регулирования скорости и повышения помехоустойчивости повысить точность обработки сложных .контуров.

Формула изобретения

Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя, содержащее входной блок сравнения и последовательно соединенные регулятор скорости, усилитель мощности, выходом подключенные к электродвигателю, импульсный датчик, цифровой измеритель скорости с дополнительным выходом кода поддиапазона измере" ния и цифроаналоговый преобразователь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования устройства, в него дополнительно введены последовательно соединенные входной управляемый усилитель, второй блок сравнения, управляемый ключ и сумматор, выход которого соединен со входом регулятора скорости, релейный элемент с зоной нечувствительности, вход которого соединен с выходом входного блока сравнения, а выход— с управляющим входом ключа и вторым входом сумматора, и управляемый делитель напряжения, включенный между выходом цифроаналогового преобразователя, соединенного со вторым входом второго блока сравнения и вторым входом входного блока сравнения, причем выход кода поддиапазона измерения соединен с управляющими входами входного усилителя и делителя напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Иванов Г.N, Левин Г.И, Хуторецкий В.M. Автоматизированный многодвигательный электропривод постоянного тока. N., "Энергия", 1978, с. 18, 19 °

A sea Journal, 1976, 49, N 5, р. 123- 126.

5 ка 11 сравнения выходит за пределы эоны нечувствительности релейного элемента 14, и на его выходе появляется либо максимальный положительный, либо максимальный отрицательный сиг- 5 нал. Этот сигнал закрывает ключ 13 и через сумматор 15 поступает на вход регулятора 1 скорости. Таким образом, электродвигатель 3 разгоняется или тормозится при максимальных сигналах на входе регулятора 1, что обеспечивает высокое быстродействие устройства при изменении скорости внутри конкретного поддиапазона и при переходе в другой поддиапазон работы.

Использование диапазонированного измерения скорости позволяет большой общий диапазон скоростей получить при сравнительно малом диапазоне 20 цифроаналогового преобразователя 8.

Например, при общем диапазоне измерения скорости 10000 и трех поддиапазонах измерителя 5 скорости диапазон цифроаналогового преобразователя

8 должен быть 100.

Скорость в системе измеряется, и следовательно, поддерживается с точностью единицы младшего разряда измерителя скорости. Поэтому при зо работе в диапазоне регулирования малых скоростей на входе регулятора

1 скорости возникнут колебания с двойной амплитудой переменной составляющей, равной напряжению, соответствую- щему единице младшего разряда цифроаналогового преобразователя 8. На регулятор скорости поступает сигнал, переменная составляющая которого представляет собой последовательность « двухполярных прямоугольных импульсов постоянной частоты (в каждом диапазоне измеряемых скоростей) и амплитуды, а постоянная составляющая определяет скорость вращения двига- 4> теля. Эти колебания способствуют уменьшению зоны нечувствительности электродвигателя 3.

В блоке !2 сравнения производится сравнение относительно больших по амплитуде сигналов во всем диапазоне измеряемых скоростей. Это повышает помехоустойчивость устройства регулирования скорости двигателя.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает широким диапазоном