Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя постоянного тока
Изобретение относится к электротехнике , а именно к следящим системам с электродвигателями постоянного тока, в частности с бесконтактными электродвигателями постоянного тока. Целью изобретения является повышение точности и качества стабилизации частоты вращения электродвигателя. В результате сравнения выходных сигналов генератора пилообразного напряжения с выходным сигналом датчика частоты вращения электродвигателя получают импульсы, изменяющиеся по длительности и амплитуде, что позволяет регулировать мощность, подводимую к двигателю. Применение интегрирующей RC-цепи с отсечкой напряжения по окончании действия управляющего импульса позволяет исключить фазовые искажения, возникающие после действия нзгрузки, и тем самым повысить качество стабилизации . 2 ил. (Л С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИ АЛ И СТИЧ Е СК ИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4430737/07 (22) 27.05.88 (46) 23.03.91, Бюл. N 11 (71) Физический институт им. П.Н,Лебедева (72) Ю.С.Иванов и Н.О,Домбровский (53) 621.316.713.5 (088,8) (56) Щукин А.И, Автоматическое управление электроприводами. — М.: Энергия. 1964, с, 327. Авторское свидетельство СССР М 379032, кл, Н 02 P 5/16, 1971. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к следящим системам с электродвигателями постоянного тока, в частности с бесконтактными электродвигаИзобретение относится к электротехнике, а именно к следящим системам с электродвигателями постоянного тока, в частности с бесконтактными электродвигателями постоянного тока. Целью изобретения является повышение точности и качества стабилизации частоты вращения электродвигателя. На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг,2 — диаграммы его работы. Устройство содержит датчик 1 частоты вращения электродвигателя, выход которого соединен с одним входом формирователя 2 управляющих сигналов, выходом подключенного к входу усилителя 3 мощности, выход которого и редназначен для подключения к электродвигателю 4. Генератор 5 эталонных сигналов выполнен в виде управляемого генератора пилообразного напряжения с одним устойчивым состояни ем, управляющий вход которого через цепь „„Я „„1636977 А1 телями постоянного тока. Целью изобретения является повышение точности и качества стабилизации частоты вращения электродвигателя. В результате сравнения выходных сигналов генератора пилообразного напряжения с выходным сигналом датчика частоты вращения электродвигателя получают импульсы, изменяющиеся по длительности и амплитуде, что позволяет регулировать мощность, подводимую к двигателю. Применение интегрирующей RC-цепи с отсечкой напряжения по окончании действия управляющего импульса позволяет исключить фазовые искажения, возникающие после действия нагрузки, и тем самым повысить качество стабилизации. 2 ил. 6 задержки соединен с выходом датчика 1 частоты вращения, а выход подключен к другому входу формирователя 2 i правляющих сигналов, Последний выполнен из последовательно соединенных аналогового коммутатора 7спамятью,,усилителя 8 разностного сигнала со схемой сравнения на входе и формирователя 9, состоящего из интегрирующей RC-цепи 10, резистор 11 которой шунтирован переходом затвор — сток истокового повторителя 12, а исток повторителя 12 является выходом формирователя 9. Кроме того, устройство может содержать узел 13 запуска, включенный параллельно аналоговомукоммутатору 7 с памятью. На фиг.2 показаны диаграммы выходных импульсов с öàò÷èêà 1 частоты вращения (а), выходного напряжения генератора 5 пилообразного напряжения (б), выходного напряжения аналогового коммутатора 7 (в), выходного напряжения усилителя 8 разно1636977 30 55 стного сигнала (г), выходного напряжения формирователя 9 (д), П ри вкл ючении, например, бесконтактного электродвигателя и постоянного тока последний не вращается и управляющие импульсы с датчика 1 частоты не поступают, Напряжение на выходе аналогового коммутатора 7 равно нулю. Напряжение на генераторе 5 пилообразного напряжения начинает нарастать, так как он пытается встать в устойчивое состояние, При достижении напряжением величины, большей, чем опорное напряжение на входе усилителя 8 разностного сигнала, срабатывает узел 13 запуска электродвигателя, Появляется напряжение в формирователе 9 и на выходе усилителя 3 мощности, Вал двигателя 4 начинает вращаться. По импульсам, поступающим с датчика 1 частоты, начинает работать коммутатор 7, запоминающий уровень пилообразного напряжения в момент прихода импульса. Узел 13 запуска откл ючается. После запоминания уровня напряжения генератор 5 пилообразного напряжения обнуляется импульсами с датчика 1 частоты, подаваемыми на него через цепь 6 задержки. Напряжение на генераторе 5 пилообразного напряжения в каждом такте достигает величины, большей, чем опорное напряжение в усилителе 8 разностного сигнала (пунктирная линия, фиг,2б), и превышает эту величину до тех пор, пока двигатель не наберет нужных оборотов. Пока происходит разгон двигателя, на выходе усилителя 8 разностного сигнала, имеющего большой коэффициент усиления, появляется напряжение, близкое к напряжению питания схемы. Напряжение на выходе истокового повторителя 12 пропорционально напряжению интегрирующей RC-цепи 10 и при длительном разгоне двигателя может достигнуть максимальной величины. При достижении заданных оборотов и при отсутствии нагрузки на валу двигателя на выходе усилителя 8 разностного сигнала появляются одиночные импульсы, Минимальная длительность этих импульсов определяется конструкцией датчика 1 частоты. Амплитуда импульсов определяется параметрами RCцепи 10, С появлением нагрузки увеличивается количество импульсов на выходе усилителя 8 разностного сигнала, их амплитуда и ширина (так как происходит сложение двительностей импульсов нескольких тактов), в зависимости от ширины импульсов изменяется напряжение на стоке, а следовательно, и на истоке истокоового повторителя 12 и при большой нагрузке все импульсы сливаются. Устройство переходит в режим непрерывного отслеживания. Постоянная временитйС-цепи 10 выбирается из следующих соображений При т, меньшей, чем минимальная длительность одиночного импульса, устройство работает в режиме, близком к импульсному во всем диапазоне прикладываемых к валу нагрузок. При постоянной времени RC-цепи 10, большей, чем период оборота датчика 1 частоты, амплитуда не только одиночного, но и нескольких импульсов становится слишком маленькой, их величина оказы вается недостаточной для поддержания динамического равновесия системы. Устройство переходит в режим непрерывного регулирования. Наиболее оптимальным является режим, когда при отсутствии нагрузки большинство управляющих импульсов являются одиночными, а их амплитуда значительно меньше максимальной величины. Этот режим определяется для каждого конкретного типа двигателя и зависит от величины собственного тормозящего момента, Таким образом, в результате сравнения выходных.сигналов генератора пилообразного напряжения с выходным сигналом датчика частоты вращения электродвигателя получаются импульсы, изменяющиеся по длительности и амплитуде, что позволяет регулировать мощность, подводимую к двигателю, Уменьшение амплитуды управляющих импульсов при заданной минимальной длительности ведет к уменьшению подводимой мощности, что расширяет диапазон регулируемых сигналов в сторону малых нагрузок с сохранением точности стабилизации. Увеличение амплитуды управляющих импульсов одновременно с увеличением длительности под действием нагрузки позволяет уменьшить мощность, поддающуюся регулированию, в результате повышается точность стабилизации, Применение интегрирующей RC-цепи с отсечкой напряжения по окончании действия управляющего им,пульса позволяет исключить фазовые искажения, возникающие после действия нагрузки, и тем самым повысить качество стабилизации. Формула изобретения Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя постоянного тока, содержащее датчик частоты вращения электродвигателя, выход которого соединен с одним входом формирователя управляющих сигналов, выходом подключенного к входу усилителя мощности, выход которого предназначен для подключения к электродвигателю, генератор эталонных сигналов и цепь задержки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 1636977 Иеличеюе нагрузки что, с целью повышения качества стабилизации и точности, генератор эталонных сигналов выполнен в виде управляемого генератора пилообразного напряжения с одним устойчивым состоянием, управляющий вход которого через цепь задержки соединен с выходом датчика частоты вращения, а выход подключен к другому входу формирователя управляющих импульсов, выполненного иэ последовательно соединенных аналогового коммутатора с 15 памятью, усилителя раэностного сигнала со схемой сравнения на входе и формирователя, выполненного в виде интегрирующей RC-цепи, параллельно резистору которой подсоединен переход затвор — сток истоко20 вого повторителя, а исток повторителя является выходом формирователя, 
