Устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя

 

ЬП ИСАНИЕ

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соватеких

Социваиетичееких

Рееттублик ii,989720 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(5 l ) М. Кл. (22) Заявлено 03, 06. 80 (21) 2925631/24-07

Н 02 Р 5/00 с присоединением заявки М (23)Приоритет

Гаеударетввиимй квмитвт

СССР дф делам иэвбрвтеиий и атирытий

Опубликовано 15.01,83, Бюллетень № 2 (53) УДК 621 316..71(088,8) Дата опубликования описания 15.01.83 (72) Авторы изобретения

Ю.Н.Сумачев, А.ф.фомин и Е.И.Чарлза „

1 э t

i (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ

ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным электроприводам звуковоспроизводящей аппаратуры.

Известно устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя, содержащее электродвигатель с частотным таходатчиком скорости

его вращения, источник опорных импульсов и схему сравнения частот, я выход которой через усилитель мощности соединен с электродвигателем11).

Устройство устойчиво работает при больших скоростях вращения электродвигателя, но не обеспечивает необ15 ходимой точности стабилизации средней и низкой скоростей вращения, быстродействия и стабилизации мгновенной скорости электродвигателя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для стабилизации скорости вращения двигателя переменного тока, содержащее последовательно соеди2 ненные частотный таходатчик, усилитель-ограничитель, дифференциатор, генератор пилообразного напряжения, схему сравнения, к другому входу которой подключен источник йостоянного тока, фильтр низких частот, фазовый компенсатор, активный фильтр низких частот и усилитель мощности с мостовой диодной схемой регулирования переменного напряжения, подключенный к асинхронному электродвигателю (2 ), Устройство не обладает достаточным быстродействием для обеспечения высокой равномерности вращения (стабилизации мгновенной скорости) электродвигателя, так как быстродействие ограничено инерционностью системы низкочастотных фильтров. Кроме того, отрицательное влияние на равномерность вращения электродвигателя оказывает погрешность частоты таходатчика, являющаяся следствием неточности его изготовления (неравномерность

3 98972 шага модуляционных меток, эксцентриситет и биение модуляционного диска ) . Таким образом, недостатком известного устройства для стабилизации скорости вращения электродвигателя является то, что оно не обеспечивает достаточную равномерность

его вращения, Цель изобретения - повышение равномерности вращения электродвигателя. 10

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя, содержащее последовательно соединенные таходатчик, усилитель-ограни- is читель, дифференциатор, генератор пилообразного напряжения и схему сравнения, источник постоянного тока с выходом, подключенным к второму входу схемы сравнения, и усилитель мощно- 20 сти, подключенный .к .электродвигателю, ьведены последовательно соединенные второй таходатчик, размещенный относительно первого со сдвигом в направлении вращения двигателя, второй уси- 25 литель-ограничитель, второй дифференциатор и схема выборки-хранения, второй вход которой подключен к выходу схемы сравнения, а выход — к входу усилителя мощности, причем таходат- 30 чики выполнены с общим модулятором °

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства для стабилизации скорости вращения электродвигателя; на фиг. 2 - конструктивная схема разме35 щения частотных таходатчиков фотоэлектрического типа; на фиг. 3 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя 1 содержит два частотных таходатчика 2 и

3 с общим модулятором, размещенных со смещением в направлении вращения двигателя, Последовательно с первым по направлению вращения таходатчиком

2 соединены усилитель-ограничитель 4, дифференциатор 5, генератор 6 пилообразного напряжения, схема 7 сравнения сигналов, к другому входу которой подключен источник 8 постоянно1

ro тока, схема 9 выборки-хранения аналогового сигнала и усилитель 10 мощности, подключенный к электродвигателю 1, Последовательно с другим таходатчиком 3 Соединены второй усилитель-ограничитель 11 и второй дифО

4 ференциатор 12, подключенный к другому входу схемы 9 выборки-хранения.

При стабилизации частоты вращения электродвигателя постоянного тока усилитель мощности может быть под ключен к электродвигателю непосредственно, а при стабилизации частоты вращения электродвигателя переменного тока - через управляемую мостовую диодную схему. фотоэлектрические частотные таходатчики 2 и 3 содержат источник 13 (фиг. 2) излучения лучистой энергии, линзу 14, модулятор 15, жестко закрепленный на валу двигателя 1, и два фотоприемника 16 и 17. Линза 14 и модулятор 15 установлены последовательно между источником 13 и фотоприемниками 16 и 17, Модулятор 15 выполнен в виде светонепроницаемого ди<. ка с щелевыми отверстиями, шаг между которыми несколько больше шагового расстояния между фотоприемниками 16 и 17, Выход фотоприемника 16, первого по направлению вращения двигателя, соответствует выходу частотного таходатчика 2, а выход фотоприемника 17— выходу таходатчика

Устройство работает следующим образом, При вращении двигателя 1 поочередно через одно и то же отверстие модулятора 15 освещаются фотоприемники

l6 и 17, на выходах которых возникают

ЭДС с частотой следования импульсов, равной частоте модуляции светового потока от источника 13. Импульсы выходного напряжения таходатчиков 2 и

3 (фиг. 3, диаграммы а и б) сдвинуты один относительно другого на время задержки t равное времени прохож3Щ дени я модуля цио нного от sep сти я между таходатчиками, расстояние между которыми постоянно ° Время задержки

t 3<äìåæäó импульсами (диаграммы а и б) при постоянной частоте вращения двигателя 1 совместно с модулятором

15 постоянно. и изменяется обратно про. порционально изменению частоты вращения двигателя.

Линза 14 преобразует световой поток точечного источнйка 13, расположенного вблизи модулятора 15, в световой поток с мнимым центром излучения на оси вращения модулятора, обеспечивая для каждого фотоприемника одинаковые условия модуляции светового потока, В этом случае погрешности изготовления модулятора 15, 5 989720

2о зо такие как биение, эксцентриситет и непостоянство углового шага между отверстиями, не влияют на время прохождения одного и того же модуляционного отверстия от одного фотоприемника до другого, т,е, на время и не влияют синхронные частотные погрешности таходатчиков 2 и 3. Сигналы с выходов таходатчиков 2 и 3 поступают на соответствующие усилители-ограничители 4 и 11 и далев на дифференциаторы 5 и 12, которые преобразуют последовательности сдвинутых во времени прямоугольных импульсов в последовательности коротких положительных импульсов (диаграммы в и r), соответствующих передним (задним) фронтам прямоугольных импульсов на входах дифференциаторов, С выхода дифференциатора 5 короткие импульсы (диаграмма в) поступают на вход генератора 6 пилообразного напряжения, а импульсы (диаграмма г) — на один из входов схемы 9 выборки-хранения, Короткий положительный импульс (диаграм- 25 ма в) дифференциатора 5 устанавливает выходное напряжение генератора 6 равным нулю, и после окончания этого импульса выходное напряжение генератора 6 линейно возрастает до момента прихода следующего.

Таким образом, на выходе генератора

6 появляется пилообразное напряжение(диаграмма д) с частотой, равной частоте модуляции светового потока.

Это напряжение поступает на один из входов схемы 7 сравнения, на другой вход «которой подается опорное напряжение от источника 8 постоянного тока, С выхода схемы 7 пилообразное напряжение (диаграмма а), смещенное относительно нуля на величину опорного напряжения U и, поступает на второй вход схемы 9 выборки-хранения, которая запоминает величину напряже- 45 ния (диаграмма е) пилообразной формы в момент прихода на первый вход схемы 9 короткого положительного импульса (диаграмма г) от дифференциатора

12 и сохраняет величину этого напря50 жения постоянной до момента прихода следующего импульса. Напряжение (диаграмма ж) с выхода схемы 9 выборкихранения поступает на вход усилителя

10 мощности и далее - на электродвигатель 1, замыкая контур регулирова55 ния.

Среднее значение постоянной составляющей напряжения на выходе схемы

9 при вращении электродвигателя 1, в установившемся режиме зависит от уровня опорного напряжения 0 „, на величину которого схема 7. сравнения смещает относительно нуля напряжение (диаграмма а) пилообразной формы на входе схемы 9, Среднее значение постоянной составляющей напряжения (диаграмма з) на выходе усилителя

10 мощности определяет номинальную .частоту вращения электродвигателя 1, При воздействии внешних факторов, например при уменьшении момента нагрузки Икд рэлектродвигателя 1 или при увеличении напряжения его питания, частота вращения электродвигателя 1 увеличивается, Соответственно увеличиваются частота модуляции светового . потока, частота следования импуль-! сов (диаграммы а и б) на выходе таходатчиков 2 и 3 и частота запуска генератора 6, а время задержки й.5,>, меж" ду последовательностями короткйх импульсов (диаграммы г и в) на выходах дифференциаторов 12 и 5 и уменьшается. Так как скорость линейного нарастания пилообразного напряжения (диаграмма д)на выходе генератора 6 остается неизменной при увеличении частоты его запуска дифференциатором а промежуток времени между запуском генератора 6 и моментом запоминания текущего значения пилообразного напряжения (диаграмма е) схемой

9 выборки-хранения, .определяемым моментом прихода импульса (диаграмма г ) от дифференциатора 11, сокращается то на выходе схемы 9 уровень напряжения (диаграмма ж) уменьшается, Со ответственно. уменьшаются напряжение (диаграмма з) на выходе усилителя 10 мощности и частота вращения электродвигателя 1, устремляясь к номинальному значению.

При увеличении момента нагрузки а электродвигателя 1, приводящим к снижению его частоты вращения, происходит обратный процесс, потому что напряжение на выходе устройства для стабилизации частоты вращения электродвигателя находится в прямой зависимости от времени задержки между последовательностями импульсов на выходе таходатчиков.

Таким образом, замкнутый контур регулирования путем изменения напряжения, подаваемого на электродвигатель, компенсирует изменение era ча-! стоты вращения при воздействии внеш989720 них факторов, поддерживая ее стабильной в пределах допустимой ошибки.

При использовании в предлагаемом устройстве тахдатчиков индукционного типа источником излучения маг- 5 нитного потока является катушка, питаемая постоянным током, или постоянный магнит, в качестве модуляторамногополюсная деталь с различной магнитной проводимостью или многополюсный магнит, а чувствительным элементом таходатчика является катушка, ЭДС на выходе которой имеет частоту, кратную частоте вращения электродвигателя.

Устройство обладает высоким быстродействием, стабилизирует мгновенную частоту вращения тихоходного электродвигателя, обеспечивая практически равномерное вращение электродви 20 гателя с относительно малоинерционным диском, и некритично к погрешности изготовления таходатчиков.

Формула изобретения

Устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя, со3 держащее последовательно соединенные таходатчик, усилитель-ограничитель, дифференциатор, генератор пилообразного напряжения и схему сравнения, источник постоянного тока с выходом, подключенным к второму входу схемы сравнения и усилитель мощности, подключенный к электродвигателю, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения равномерности вращения электродвигателя, в него введены последовательно соединенные второй таходатчик, размещенный относительно первого со сдвигом в направлении вращения двигателя, второй усилитель-ограничитель, второй дифференциатор и схема выборки-хранения, второй вход которой подключен к выходу схемы сравнения, а выход - к входу усилителя мощности, причем таходатчики выполнены с общим модулятором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Полозов 6.С, Иеханизмы электропроигрывающих устройств. Л,, "Энергия" 1974, с, 123-125, 2, Хидэо Канэко. Проигрыватели с непосредственным приводом. - ДЭИПА Кагаку, 1973, N 6, с. 98-99.