Устройство для измерения скорости вращения электродвигателя постоянного тока
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ЛетОВСКОМУ СВИДЕтИДЬСтВЬ
Союз Соеетскик
Социелистических
Республик
Н 02 Р 5/16
G 0l R 3/42
Государственный комитет
СССР но делам иэобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 070232.Бюллетень Мо
Дата опубликования описания 070232 (53) УДК 621. 316. .71(088.8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ
ВРИЦЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО
ТОКА I 2
Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для измерения и регулировки скорости вращения электродвигателя постоян5 ного тока, и может быть использовано в следящем электроприводе станков при модернизации электроприводов постоянного тока с использованием тиристорных регуляторов и в приводах с транзисторными широтно-импульсными регуляторами.
Известны устройства для измерения скорости вращения электродвигателя постоянного тока, содержащие тахометрические мосты, блок вычитания сигналов тока и напряжения !1l.
Недостатками устройств с тахометрическими мостами являются их низкая эксплуатационная надежность иэ-за отсутствия гальванйческой развязки цепей регулирования и якоря электродвигателя.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения скорости вращения электродвигателя, 25 содержащее шунт в цепи якоря электродвигателя, блок разности сигналов тока и напряжения выполненный на трансформаторе с обмотками управления обратной связи и возбуждения, подключенной к генератору, выход которого через фильтр нижних частот, усилитель и обмотку обратной связи соединен с выходным резистором устройства |:21.
Недостатки известного устройстватрудность его настройки, что не позволяет добиться -высокой точности измерения скорости вращения электродвигателя, и наличие внешнего генератора, который усложняет конструкцию устройства, увеличивает его габариты и потребляемую мощность, снижая в конечном итоге его эксплуатационную надежность. 1ель изобретения - ;ьеличение точности и эксплуатационной надежности устройства.
Посгавленная цель достигается тем, что в трансформатор блока разности сигналов введена вторая обмотка управления, два резистора и дроссель, причем первая обмотка управления через один из указанных резисторов соединена с клеммами якоря электродвигателя, а вторая — через другой резистор и дроссель подключена к шунту в цепи якоря.
Кроме того, генератор выполнен на релейном элементе, выход которо904170 го соединен через обмотку возбуждения трансформатора со входом генератора, шунтированным дополнительно введенным разистором.
На фиг. 1 показана схема устройства для измерения скорости вращения электродвигателя постоянного тока; на фиг.2 — характеристика 0 „и 0б, релейного элемента; на фиг.3 — временная диаграмма работы генератора..
Устройство содержит электродвигатель, последовательно с якорем 1 (фиг.1)в цепь питания включен шунт
2. Блок разности сигналов тока и напряжения на трансформаторе 3, первая .обмотка 4 управления которого через разистор 5 подключена к якорю 1 электродвигателя. Вторая обмотка б управления через резистор 7 и дрос..сель 8 подключена к шунту 2. Трансформатор 3 содержит также обмотку
9 возбуждения, вместе с резистором 10, образующую интегрирующую цепочку, соединяющую, выход релейного элемента 11 c его входом. Релейный элемент 11, обмотка 9 возбуждения, резистор 10 образуют генератор, выход которого через фильтр
12 нижних частот, усилитель 13 и обмотку 14 обратной связи соединен с выходным резистором 15 устройства.
В случае использования шунта 2 с малым падением напряжения из схемы у-стройства может быть исключен резистор 7, а в противном случае дроссель 8.
Релейный элемент 11 без эоны нечувствительности реализуются на операционном усилителе с положительной обратной связью, причем гистерезис релейного элемента составляет до 90% от величины его выходного напряжения. Сердечник трансформатора выполняется из магнитодиэлектрика с низким полем насыщения.
Устройство работает следующим образом.
Напряжение на выходе релейного элемента 11, либо положительное, либо отрицательное (фиг.2), а величины его определяют напряжением питания.
Если оно положительно, ток i (фиг.
3)обмотки 9 увеличивается по экспоненте до тех пор, пока сердечник не начнет входить в насыщение. Это соответствует току I обмотки. С дальнейшим увеличением тока резко падает магнитная проницаемость сердечника, за счет чего индуктивность
i обмотки 9 уменьшается. В любой момент времени выйолняется равенство — 0 где . — мгновенное значение тока в цепи выход-обмотка 9-резистор активное сопротивление цепи, практически равное сопротивлению резистора
0 ь, — выходное напряжение релей5 ного элемента 11;
К» — индуктивность обмотки 9.
При уменьшении индуктивности (.(1)Увеличивается производная по току 61, и TDK I увеличивается далее
)Q di: не по той we экспоненте (пунктирная линия на диаграмме i ), а гораздо быстрее (сплошная линия). При достижении напряжения Ue, на резисторе
10, равного порогу срабатывания релейного элемента 11, последний перебросится в противоположное состояние, и ток уменьшается. После выхода сердечника из насыщения скорость уменьшения тока снизится, и он по О экспоненте уменьшается до величины
Iz .= 1, где сердечник вновь входит в насыщение, индуктивность надает, ток быстро увеличивается до величины, при которой напряжение 0б вновь досЯ тигает порога срабатывания релейного элемента, и процесс идет в обратном направлении. При этом на выходе генерируется прямоугольный сигнал напряжения 08ы со скважностью, равЗп ной двум.
При наличии в сердечнике дополнительного поля, создаваемого токами .обмоток управления, токи 1 обмотки возбуждения, при которых сердечник входит в насыи1ение, изменяются. На диаграмме изображен случай, для которого I„ < I<, а 1 ) 1, на ту же величину, так как громежуток между токами I è 1 (I< и I )определяется только свойствами сердечника.
При этом при увеличении тока насыщение трансформатора достигается раньше, а, следовательно, раньше начинает увеличиваться скорость нарастания тока и раньше достигается величина напряжения Ug,, равная порогу срабатывания релейного элемента. После переключения релейного элемента процесс уменьшения тока пойдет сначала быстро, затем — по экспоненте, но время, необходимое для достижения током величины, при которой сердечник врйдет в насыщение, будет больше, чем раньше. 8а счет этого отодвигается момент обратного переключения триггера, и скважность сигнала на его выходе меняется,что и показано на диаграмме 0, (фиг.
3).
3а счет этого появляется постоянная составляющая в выходном напряже нии релейного элемента. Она выделяется фильтром 12, усиливается усилителем 13 и подается на обмотку 14 отрицательной обратной связи, компенси904170
Формула изобретения руя поле, создаваемое токами обмоток управления.
За счет большого усиления сигнала, обратной связи нескомпенсированное поле в сердечнике составляет не более О,ЗЪ величины поля насыщения.
Сигнал, пропорциональный току обмотки 14, с резистора 15 подается на выход датчика.
3а счет замены вычитания токов вычитанием магнитных потоков, упрощается схема блока разности сигналов тока и напряжения,а использование релейного элемента с большой шириной петли гистерезиса и отрицательной обратной связью через индуктивность обмотки возбуждения трансформатора уменьшает габариты трансформатора за счет исключения нескольких обмоток, что дает воэможность использовать тороидальный сердечник трансформатора из магнитодиэлектрика (феррита) с низким полем насыщения, для которого характерно малое потребление энергии.
Упрощение схемы вычитания сигналов тока и напряжения и устройства гальванической развязки обеспечивает повышение точности и эксплуатационной надежности датчика.
1. Устройство для измерения скорости вращения электродвигателя постоянного тока, содержащее шунт в цепи якоря электродвигателя, блок раз-I ности сигналов тока и напряжения, выполненный на трансформаторе с обмотками управления, обратной связи и возбуждения, подключенный к генератору, выход которого через фильтр нижних частот, усилитель и обмотку обратной связи соединен с выходным резистором устройства, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности и эксплуатационной надежности, в трансформатор блока разности сигналов введена вторая обмотка управления, два резистора и дроссель, причем первая обмотка
15 управления через один из укаэанных резисторов соединена с клею ами якоря электродвигателя, а вторая— через другой резистор и дроссель подключена к шунту в цепи якоря.
Щ 2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что генератор выполнен на релейном элементе, выход которого соединен через обмотку возбуждения трансформатора со входом генератора, шунтированным дополнительно введенным резистором.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 70891, кл. G 01 Р 3/42, 1948.
2. Патент ФРГ Р 2133543, кл.G 01 R 19/20, 1973.
904170 «ыФ«
« Ъа
Составитель В.Самохин
Редактор Н.Ковалева Техред !,Гергель КорректорМ.шароши
Эаказ 158/45 Тираж 718 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изсбр; :тений и открытий
113035,Москва,Ж-,Раушская наб.,д.4/5 филиал ППП "Патент" r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4
