Система регулирования скорости электропривода постоянного тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22} Заявлено 190680 (21) 2943121/18-24 (34 f М. Йй.з с присоединением заявки ¹

G 05 0 13/62

Государственный комитет

СССР по делам нзобретеннй н открытий (23). Приоритет (33) УДК 621. 514 (088. 8) Опубликовано 15.04.82. Бюллетень ¹ 14

Дата опубликования описания 15. 04. 82

Е.A.Ñìèðíoâ, Г.Ю.Лапенис и М.М.Семов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ

ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА

0 -С

30

Изобретение относится к системам автоматического управления, а именно к управлению электроприводом постоянного тока, и предназначено для инерционных механизмов, имеющих жесткие ограничения на весогабаритные характеристики, делающие невозможной установку тахогенератора.

Известен электропривод, содер» жащий последовательно соединенные датчик скорости, усилитель, двигатель постоянного тока с приводным механизмом и обеспечивающий получение нескольких фиксированных рабочих скоростей. В этом приводе скорость вращения двигателя регулируется изменением напряжения питания обмотки якоря. При широком диапазоне регулирования скорости вращения нижний предел скорости ограничен величиной зоны нечувствительности двигателя. При приближении к нижнему пределу скорости погрешность, вносимая зоной нечувствительности, возрастает, достигая величины 100Ъ от текущего значения скорости и выше (1) .

Недостатками этого привода является небольшой диапазон и низкая точность регулирования рабочей скорости, обусловленные отсутствием обратной связи по скорости, Наиболее близкой по технической

5 сущности к изобретению является система, содержащая последовательно соединенные задатчик скорости, сум- матор и усилитель, а также мостовую схему с обмоткой якоря двигателя в одном из плеч, диагональ питания которой соединена с выходом усилителя, а измерительная диагональ — co вторым :входом сумматора. В системе с помощью мостовой схемы, в одно из плеч которой вк".ючена обмотка якоря

15 двигателя, выделяется ЭДС, индуцируемая so вращающемся якоре двигателя, пропорциональная скорости вращения. Ток якоря двигателя независимого возбуждения определяется с помощью следующего выражения где U9 — напряжение питания якоря двигателя;

n — скорость вращения якоря двигателяу

R -.сопротивление обмотки якоря двигателяу

920652 с — коэффициент пропорциональности

Мостовую схему балансируют при заторможенном якоре, тогда при вращении якоря на измерительной диагона,ли мостовой схемы появляется напряжение, пропорциональное скорости аращения, которое используется в качестве сигнала обратной связи по скорости.

Вследствие того, что напряжение 10 питания якоря двигателя и ЭДС, пропорциональная скорости его вращения (слагаемое са.в приведенном выше выражении), имеют разные знаки, возникает опасность, что при разбалансировке мостовой схемы, вызванной изменениями параметров ее элементов под действием внешних возмущений, может возникнуть положительная обратная связь по напряжению питания, что приведет к возникновению автоколебаний системы. Вследствие этого, во-первых глубина обратной связи.по скорости не может быть достаточно большой, а во-вторых балансировка моста не может быть сделана полной, так как должен быть обеспечен запас устойчивости с учетом изменения параметров составляющих мостовую схему элементов. Поэтому не может быть обеспечена высокая точность регулирования скорости, а также, вследствие невозможности точной балансировки моста, невозможно обеспечить введение обратной связи при малых скоростях вращения двигателя, так как сигнал обратной связи появляется только начиная с некоторой величины .скорости вращения; после компенсации сигнала небаланса С23, Недостатком известной системы 40 является низкая точность регулирования рабочей скорости, особенно на нижнем пределе регулируемой скорости. Кроме того, в известной системе -наличие дополнительного резис- 45 тора в цепи якоря двигателя приводит к увеличению потерь и к дополнительному нагреву системы.

Целью изобретения является повышение точности системы без уменьшения диапазона скоростей.

Поставленная цель достигается тем, что в систему, содержащую двигатель постоянного тока, кинематически связанный с приводным механизмом, и последовательно соединенные

55 задатчик скорости, первый сумматор и усилитель, введены первый ключ, несимметричный мультивибратор и последовательно соединенные второй сумматор, второй ключ, интегратор и инвертирующий усилитель, причем выход усилителя через первый ключ связан со входом двигателя постоянqOro тока и первым входом второго сумматора, выход инвертирующего уси- 65 литечя оедин н со вторыми входами первого и второго сумматоров, а управляющие входы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторым выходами несимметричного мультивибратора.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемой системы.

На чертеже задатчик 1 скорости соединен с первым входом первого сумматора 2, выход которого соединен со входом усилителя 3, выход которого через первый ключ 4 связан со входом двигателя 5 постоянного тока, с валом которого соединен приводной механизл б. При этом вход двигателя

5 соединен с первым входом второго сумматора 7, выход которого через второй ключ 8 связан со входом интегратора 9, выход которого соединен со входом инвертирующего усилителя 10, к выходу которого подключены вторые входы сумматоров 2 и 7. Первый и второй выходы несимметричного мультивибратора 11 соединены соответ— ственно с управляющими входами ключей 4 и 8.

Принцип работы системы заключает ся в следующем ..

Напряжение сигнала задатчика 1 скорости поступает на первый вход сумматора 2, на второй вход которого поступает напряжение с выхода инвертирующего усилителя 10 . В первый момент после пуска напряжения на выходе инвертирующего усилителя 10 равно нулю, поэтому на выходе сумматора 2 напряжение равно напряжению сигнала з адатчика 1 скорости.

Это напряжение поступает на вход усилителя 3, с выхода которого идет на вход ключа 4. Когда мультивибратор 11 замыкает ключ 4, напряжение с выхода усилителя 3 поступает на вход двигателя 5 постоянного тока, который начинает вращаться вместе с механизмом б. Одновременно напряжение с выхода усилителя 3 через замкнутый ключ 4 прикладывается к первому входу сумматора 7, но поскольку ключ 8 в эту часть периода колебаний мультивибратора 11 оказывается разомкнутым, то напряжение с выхода сумматора 7 не достигает входа интегратора 9 и не запоминается на нем. Далее мультивибратор 11 переключается, при этом ключ 4 размыкается, а ключ 8 — замыкается.

Вследствие этого двигатель 5 отключается от выхода усилителя 3, но под действием кинематической энергии вращающихся масс механизма 6 продолжает вращаться, вследствие чего, поскольку обмотка возбуждения двигателя 5 остается подключенной к сети, он переходит в генераторный режим и на входе двигателя 5 появляется напряжение, пропорциональное скорос920652 ти его враще ия, которое поступает на первый вход сумМатора 7, а с его выхода через замкнутый в эту часть периода работы мультинибратора 11 ключ 8 - на вход интегратора 9. На выходе интегратора 9 поянляется возрастающее напряжение, которое через инвертирующий усилитель 10 поступает на второй вход сумматора 7, вычитаясь н нем из напряжения, пропорционального скорости вращения днигателя 5, На нходе интегратора 9 напряжение будет существовать до тех пор, пока либо разомкнется ключ 8, что произойдет при очередном переключении мультивибратора 11, либо разностное напряжение на выходе сумматора 7 не станет равным нулю, что говорит о том, что напряжение на выходе иннертирующего .усилителя 10 дОстигло величины напряжения, генерируемого двигателем 5 ° После переключения мультивибратора 11, когда ключ 4 замкнут, а ключ 8 разомкнут, двигатель 5 снова переходит н двигательный режим работы, а напряжение, заполненное в интеграторе 9, поступает на вход сумматора 2 в качестве сигнала обратной связи по скорости.

Если напряжение на выходе инвертирующего усилителя 10 не достигает величины напряжения, вырабатываемого двигателем 5 в генераторном режиме работы, эа один период колебаний мультивибратора 11, то оно достигает этой величины за два или несколько периодов. Длительность генераторно- 35 го режима работы двигателя 5 на порядок меньше длительности двигательного режима, поэтому мощность на валу двигателя 5 уменьшится незначительно. При практической -аппаратур- 40 ной реализации системы ключи 4 и 8 могут быть выполнены как в контактном исполнении — в виде контактных групп электромагнитных реле, так и в бесконтактном исполнении - в виде . 45 полупроводниковых.или оптоэлектронных ключей, причем если место включения ключа 8 строго определено и имеет принципиальное значение для работы системы, то ключ 4 может быть включен и перед усилителем 3 (только в том случае, если усилитель 3 не имеет достаточного напряжения на выходе) .

Таким образом, предлагаемая система обеспечивает получение .высокой точности регулирования величины рабочей скорости в связи с тем, что обратная связь по скорости может быть сделана любой требуемой величи" ны, так как изменение параметров источника сигнала обратной связи по скорости в широких пределах не явится причиной потери системой устойчивости.

Формула изобретения

Система регулирования скорости электропривода постоянного тока, содержащая двигатель постоянного тока, кинематически связанный с приводным механизмом, и последовательно соединенные задатчик скорости, первый сумматор и усилитель, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности системы, она содержит первый ключ, несимметричный мультинибратор и последовательно соединенные второй сумматор, второй ключ, интегратор н инвертирующий усилитель, причем выход усилителя через первый ключ связан со входом двигателя постоянного тока и первым входом второго сумматора, выход инвертирующего усилителя соединен со вторыми входами первого и второго сумматоров, а управляющие входы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторым выходами несимметричного мультивибратора.

Источники информации, принятые но внимание прн экспертизе

1. Степанов Ю,Г. и др. Следяший электропринод судовых радиолокаторов. Л., Судостроение, 1973, с. 38, рис. 17.

2. Основы автоматизированного электропривода, М., Энергия, 1974, с. 242-245, 272, рис. 5-14, S-16 (прототнп).

920652

Составитель Л.Птенцова

Техред С. Мигунова Корректор

В.Синицкая

Редактор M.Òoâòèí

Фи.пиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 2339/52 Тираж 908 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитетà CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )i(-35, Раушская наб., д. 4/5