Устройство для регулирования скорости электродвигателя постоянного тока

О П И С А Н И Е („, с

Союз Советских

Социалистицеских

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено22 08.74(21) 2054644/24-07 (23) Приоритет- (32) 26.10 73 (31) P-1 64415 (33) ПНР (43) Опубликовано 15,03.78Бюллетень ¹ 10 (45) Дата опубликования описания i5,03 78 (51) Ч „ Ъ- - «(:,;::..г .. У

Н 02 Р 5/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.313.2 .88.8) (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Кшиштоф Маурыцы Бэргэр и Ежп Наполеон Малойло (пн ) Иностранное предприятие нИнститут Машин Матэх(атычных" (ПНР) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВ."(Н11Я CtiOP(ACTI i

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОК, (Изобретение относится к мстройствам управления электродвигателями постоянного тока и может найти применение в системах автоматического регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока с постоянным потоком возбуждения.

Известно устройство (1), в котором стабилизация скорости достигается приме)1енисм помегцснных на вале приводного двигателя тахометрических элементов, производящих электрический сигнал со значением напряжения или частоты, пропорциональным скорости вра(цения. Этот сигнал сопоставляется с задающим сигналом, а произведенный таким образом сигнал ошибки регулирования управляет усилителем, от выхода которого питается двигатель.

Это устройство, содержащее тахометрические элементы, посаженные на вал двигателя, хотя и характеризу)отся хорошим постоянством скорости в установившихся состояниях, но в некоторых применениях двигателей присутствие момента инерции, вносимого этими элементами, вызывает значительное ухудшение динамики, снижение коэффициента полезного действия и надежности, а стоимость Нх выполнения в силу требую(цейся точности сравнительно высока.

Известно также устройство, которое содержит тахометрический мост, два плеча которого содержат резисторы, в третье плечо включен якорь электродвигателя. а параллельно четвертому плечу, образованному посл(довательными обмотками силов()й цепи электродвигателя, подкл ючен допол и птел ьны и мост, в 0 311() из плеч которого включен реактивный э,ц мспт, а в диагональ — дополнптельньш потенщ)ометр (2). Однако это устройство не обеспс IIIHH(.T;(() статочной точности стабилизации скорости.

10 С целью повышения точи сги стаби.шзацпп скорости в предлагаемом устройстве цепь обратной связи по скорости (,)дсрж)гг два резпстора, пассивный измерптсл)ный олок и операционный ус11литсль, при этом одн l ветвь l!(пи обратной cBH3II подключе)ш к сумм< тор чсрсз

1г, первый резистор, саедIIII(. íIIûl:, с вы iåë(:il усil. лителя мо)цности, i втор;.я чср(з hiîðîé резистор подключена 1(вых )д ()licp31l! .()IIIIoi () оси 1IIT(,зя, вход которого с()(21 .(:1 1срез lii!(сивный измерительный блок с з()ж11 .;1м11 я).оря электродвигателя. и выход ус1(.,ителя 1опп(ости соединен со входом сумматор 1 ч(ре" к()1)ректирующее звено.

На фиг. 1 изображена бло).-схем;1 опп ыва«мого устройства: на фиг. ", 3, 4 -- част шц его примерь; с различным выш).—.H(HII(ì пассив)ц)го

25 измерительного блок i.

55

Устройство (фиг. 1) содержит блок 1 задания скорости, сумматор 2, предварительный усилитель 3 сигнала ошибки, усилитель 4 мощности и якорь 5 двигателя. Цепь тахометрической обратной связи состоит из двух ветвей, одна из которых содержит резистор 6, а вторая — измерительный блок 7, операционный усилитель 8 с резистором 9, а также резистор

10. Обе ветви цепи тахометрической обратной связи подведены к сумматору 2.

Кроме того, к сумматору подведена цепь корректирующей обратной связи, содержащая корректирующее звено 11.

Блок 1 задания скорости производит токовой сигнал Х, задающий значение и направление скорости вращения.

Этот сигнал совместно с тахометрическим сигналом Х обратной связи и корректирующим сигналом Х подведен к сумматору 2, где, как результат их сравнения, возникает сигнал ошибки регулирования Е, подведенный затем к входу предварительного усилителя 3. Усиленный сигнал ошибки управляет усилителем

4 мощности, от выхода которого питается якорь

5 двигателя. Цепь двигателя со стороны нулевого потенциала системы замыкает пассивный измерительный блок, 7, подводящий к инвертирующему фазу входу операционного усилителя

8 ток со значением, пропорциональным перепадам напряжения вдоль цепи якоря.

Отрицательной обратной связью, охватывающей усилитель 8 через резистор 9, обуславливается то, что выходное напряжение этого усилителя является обратным в фазе изображением перепадов напряжения вдоль цепи якоря.

Резистор 6, присоединенный к выходу усилителя 4 мощности, и резистор 10, присоединенный к выходу операционного усилителя 8, являются делителями составляющих тахометрического сигнала Х1. обратной связи, причем одна из составляюших имеет значение, пропорциональное напряжению на зажимах якоря, а другая — напряжению U,.

Подбор активного сопротивления резисторов 6 и IO обуславливает токовое изображение электродвижущей силы двигателя как меры его скорости вращения в тахометрическом сигнале

Х обратной связи.

Измерительный блок 7 (фиг. 2) содержит последовательный измерительный двухполюсник, состоящий из измерительного резистора

12 и измерительной катушки 13, замыкающий цепь якоря со стороны нулевого потенциала системы, а также резистор 14, включенный между зажимом якоря, соединенным с измерительным двухполюсником,; и инвертирующим фазу входом операционного усилителя 8.

Значения активного сойротивления резистора 12 и индуктивности катушки 13 выгодно выбирать на порядок ниже значения активного сопротивления и индуктивности обмотки якоря, а постоянная времени двухполюсника меньше, но близка к электрическому значению постоянной времени двигателя.

Аналогичную форму имеет ток в резисторе

14, управляющий операционным усилителем 8, благодаря чему выходное напряжение этого усилителя является обратной в фазе мерой

4 перепадов напряжения на полном сопротивлении якоря.

Измерительный блок 7 (фиг. 3) содержит измерительный резистор 12, включенный между зажимом якоря, соединенным с измерительным резистором 12 и инвертирующим фазу входом операционного усилителя 8.

Значение активного сопротивления резистора 12 выгодно выбирать на порядок ниже значения активного сопротивления обмотки якоря, вследствие чего ход напряжения на измерительном резисторе 12 подобен перепаду напряжения на активном сопротивлении обмотки якоря.

Аналогичную форму имеет ток в резисторе

14, который управляет операционным усилителем 8, благодаря чему выходное напряжение этого усилителя является обратной в фазе мерой перепада напряжения на активном сопротивлении якоря. В этом примере исполнения изображение перепадов в цепи якоря не учитывает динамических перепадов напряжения на индуктивности якоря, что выгодно при некоторых применениях системы.

Измерительный блок 7 (фиг. 4) содержит измерительный резистор 12, замыкающий цепь якоря со стороны нулевого потенциала системы, резистор 14, включенный между зажимом якоря, соединенным с измерительным резистором

12 и инвертирующим фазу входом операционного усилителя 8, а также последовательный двухполюсник, состоящий из резистора 15 и конденсатора 16, соединяющий этот вход с выходом усилителя мощности 4. Изображением перепада напряжения на активном сопротивлении является ток, подведенный через резистор

14 к входу операционного усилителя 8 аналогично примеру на фиг. 3, а изображением динамических перепадов напряжения на индуктивности якоря является ток двухполюсника 15—

16, постоянная времени которого меньше, «о близка к электрическому значению постоянной времени двигателя.

В результате выходное напряжение U i onepag ovvoro усилителя имеет такую форму, как и в схеме, показанной на фиг. 2.

Электродвижущая сила е,индуктированная во вращающемся со скоростью вращения п якоре двигателя постоянного тока с постоянным током возбуждения Ф, является мерой этой скорости в соответствии с уравнением е= сФп, в котором с является конструктивной постоянной двигателя. Между значением электродви.жущей силы е, индуктированной в обмотке якоря с активным сопротивлением R, и индуктивностью Lt, и значениями напряжения U на

t его зажимах и проходящего в нем тока 1 имеется зависимость:

Е = О.ь - (Яс t + 1- . —, — )

Это значит, что мгновенное значение электродвижущей силы е равно значению напряжения на зажимах двигателя, уменьшенному на сумму перепадов напряжения на активном сопротивлении и индуктивности якоря.

Принципом действия предлагаемой системы является токовое изображение этой зависимости в.тахометрическом сигнале обратной связи, осуществленной путем замера и преобразо598584 вания значения напряжения на зажимах якоря и перепадов напряжения на полном сопротивлении его обмотки.

Описываемая система, примененная к малоинерционному, реверсивному приводному двигателю ролика передвижения магнитной ленты в накопителях на магнитной ленте, обеспечивает достижение заданного постоянства скорости передвижения ленты и сохранение нормативного отрезка промежутка между блоками при одновременном повышении надежности и снижении стоимости производства по сравнению с известными системами.

Формула изобретения

Устройство для регулирования скорости электродвигателя постоянного тока, содержащее блок задания скорости, подключенный к сумматору, второй вход которого соединен с выходом цепи обратной связи по скорости, выполненной в виде двух ветвей, а выход через предварительный усилитель соединен с усилителем мощности, к которому подключен якорь электродвигателя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности стабилизации скорости, цепь обратной связи по скорости содер5 жит два резистора, пассивный измерительный блок и операционный усилитель, при этом одна ветвь цепи обратной связи подключена к сумматору через первый резистор, соединенный с выходом усилителя мощности, а вторая через второй резистор подключена к выходу операционного усилителя, вход которого соединен через пассивный измерительный блок с зажимами якоря электродвигателя, а выход усилителя мощности соединен со входом сумматора через корректирующее звено.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Чиликин М. Г. Общий курс электропривода, М.-Л., «Энергия», 1965, с. 381.

2. Авторское свидетельство СССР № 372632, кл. Н 02 Р5/06,,01.03.73 г., 20

598584

Фиг 5 фиг. М

Составитель В. Е з!Нч!ова

1 саре;! 0.,1у!ч!вая Корректор,l. Мельниченко

Тира!к 892 I lO III»CII<>e

Редактор l. Баглай

Закг!з 1 310!54

111111ИПИ Го".уи!!рстзс:!Но!о когкитета Сове!и М!!I!èñòðîII СССР

II0 лелаги ил!и!Ре!< I! !й и ()TI Ðü TIIII

I 1 303 . Москва, Ж- 15, Рн;!!!сг.ав иао., 0 4:г

Ф!!!н!!)! 11П! 1 «I 13Tt ll .»;,i н,! ороьь v ll. I! рос! Гнаи. I