Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя постоянного тока
1атеч но та н о эмме (ю Ф864ФЗ -Оп ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советскмн
Соцфалмстмчесиин
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЮТВЛЬСТЭУ (6l) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 01.08.73 (21) 1950229/24-0 с присоединением эаявки № (23) Приоритет—
Опубликована 05.04.79.бюллетень М 1З
Дата опубликования описания 07.04.79 г (s»м. к ..
Н 02 P 5/16
Гееударетеенный квинтет
СССР не делам нза4ретеннй н аткрытнй (53) УДК 621.316. .71 8.5(088.8 ) (72) Авторы изобретения
С. М. Миронов, В. H. Катькалов и И. В. Булин-Соколов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Изобретение относится к области автоматического регулировании и может найти применение в системах с широким диапазоном регулирования скорости элект родвигателей постоянного тока с повышенными требованиями к переходным процессам и в прецизионных регуляторах частоты.
Известно устройство для стабилизации частотъt вращения двигателя постоянного то тока (1), которое содержит синхрониза. тор на логических элементах, сравнивающий периоды импульсов задающего генеpampa (ЗГ) и датчика скорости (ДС) и управляющий работой усилителя мощности т5 (УМ), подключенного к обмотке элек т родвигателя. При наличии разности периодов ЗГ и l1C синхронизатор блокирует УМ в состоянии логической "1 " (электродвигатель подключен к источнику питания) или в состоянии логического "0 . Снятие блокировки с УМ осуществляется при нарушении чередования импульсов ЗГ и ДС.
Наиболее близким по технической cym ности к изобретению является устройство, в котором задающий генератор соединен с синхронизатором через д-разрядный счетчик, сбросами которого в состояние логического «О" и в состояние 2 - 1 управляет синхронизатор j21.
Указанное устройство обладает перерегулированием и значительным временем вхождения электродвигателя в синхрониэм, что объясняется следующим.
Так как условием снятия блокировки с
УМ при вхождении в синхронизм является нарушение чередования импульсов ЗГ a QC, то при этом осуществляется измейение знака разности периодов импульсов ЗГ и
ДС, что при равенстве периода импульсов на выходе счетчика периоду импуль сов ДС в синхронном режиме приводит к изменению знака ошибки по скорости вращения, т.е. к возникновению перерегулирования и затягиванию процесса синхронизации.
656173
Целью настоящего изобретения являет ся улучшение динамических характеристик вхождения электродвигателя в синхрониэм при изменении синхронной скорости в широком диапазоне за счет снятия блоки- 5 ровки с усилителя мощности раньше, чем скорость электродвигателя достигнет своего синхронного значения.
Поставленная цель достигается тем, что в синаюронном режиме период импуль- ® сов QC сравнивается с 2 периодами импульсов ЗГ, при скорости электродвигателя ниже синхронной — с (2" 1+ К ), а при скорости выше синхронной.— с
И-4 (2 - К ) периодами импульсов ЗГ
К К вЂ” целые положительные е 2 числа), для чего в известном устройстве, содержащем синхронизатор на логических элементах, .входы которого соединены с
ДС и через .п- разрядный счетчик с задающим, генератором, частота импульсов которого в 2 раз больше частоты импульсов jlC в синхронном режиме, а выходы с входами "сброс в 0 и "сброс в 2" 1" счетчика и через УМ с элект родвигателем, выходы счетчика 2 "К4
«2 и- « ° «2й-1 K co
2 входами синхронизатора через ключи, вторые входы которых подключены к выходам синхронизатора, Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 представлена функциональная схема устройства, а на фигуре 2 — временные диаграммы его работы при Ь=З, К К = 1.
Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя постоянного тока (фиг. 1) содержит синхронизатор 1, выход которого соединен с усилителем
4О мощности 2, который подключен к обмотке электродвигателя 3; датчик скорости
4, период импульсов которого обратно пропорционален скорости электродвигателя; задающий генератор 5, подключенный
45 к л-разрядному счетчику 6, выходЫ ко«2п 4 «Zny+ К. «2и 4 К «
1 2 соединены через ключи 7, 8, 9 с синхро1 низатором 1; формирователь 10 импульсов датчика скорости. Период импульсов
ЗГ в 2 раз меньше периода импульcos ДС в синхронном режиме. При включении устройства на синхронизатор 1 через один из ключей 7, 8, 9 приходит несколько импульсов от ЗГ и усилитель мощности блокируется в состоянии логической 1, электродвигатель начинает разгоняться. При этом импульсы от 3Г поступают на синхронизатор с выхода счетчика 2" + К< через открытый ключ 7, ключи 8 и 9 закрыты, а с одного иэ выходов синхронизатора от формирователя импульсов ДС на счетчик поступают импульсы, осуществляющие его сброс в состояние логического 0, до тех пор, пока период импульсов ДС (Т )
n-a больше (2 + K ) периодов импульсов
ЗГ, за время между двумя импульсами
ДС, осуществляющими сброс счетчика в
О, последний успевает хотя бы раз принять состояние (2 + К ) (фиг.2 а).
На синхронизатор 1 поступают чередующие импульсы ЗГ и ДС и раэблокировки усилителя мощности не происходит. По мере разгона электродвигателя Тдо становится
5Г риодов импульсов ДС на счетчик приходит
n-s меньше, чем (2 + К ) импульсов ЗГ.
При этом, на синхронизатор 1 поступают подряд два импульса ДС и с усилителя мощности блокировка снимается.
Поступление импульсов на вход счетчика "сброс в 0" прекращается, а в системе устанавливается режим фазового регулирования, при котором напряжение на двигателе 3 представляет собой последовательность импульсов, относительная продолжительность которых пропорциональна временному сдвигу между,импульсами ЗГ и ДС, В момент снятия блокировки с УМ из состояния логической 1 период импульсов ДС меньше величины (2" + К ) Т и Ч 4 Зt но больше чем 2 Т,, т.е. скорость вращения ниже синхронной. Так как значение числа К выбирается таким образом, чтобы разность между частотами
1 о (л-i <ут был не 6ontare
Тзг + Й зг зоны втягивания в синхронизм, то режим фазового регулирования приводит к установ- лению синхронной скорости, при которой
n-<
Ъ 2 Тэг
Если под действием ириложенных к системе возмущений частота вращения электродвигателя стане". выше синхронной, то наступит момент, когда с выхода
«к «
2 счетчика на синхронизатор 1 приходит подряд два импульса ДС . При этом усилитель мощности блокируется в состоянии логического 0", лри котором напряжение питания отключается от электродвигателя и последний начинает тормозиться. Ключ 8 остается открытым, дополнительно открывается ключ 9 и на
656173 синхронизатор поступают импульсы с выходов счетчика 2 " и 2 — K . При заблокированном в состоянии 0 усилителе мощности импульсы QC через синхронизатор 1 поступают на счетчик, осу- 5 щесжляя его сброс в состояние (2 — 1).
И
n-<
ТЗГ между двумя импульсами ДС на вход счетiH чика будет приходить (2 -К ) или менее импульсов ЗГ (см. фиг. 2б). Следую- 10 щий за импульсом ДС импульс ЗГ переводит счетчик в состояние 2 и на BbIxoде счетчика 2 появляется импульс, П-1 но состояние (2 — К ) счетчик принять
19 не успевает и на синхронизатор между двумя импульсами ДС поступает не более одного импульса ЗГ. Усилитель мощности остается заблокированным, электродвигатель продолжает тормозиться и, так тольи-I 2О
Ко сТ8НоВНТсН То с ) (2 — К 2 ) Тзг, наступает момент, когда между двумя импульсами QC на вход счетчика придут более (2п — К ) импульсов ЗГ. При этом л-1 счетчик успевает принять состояния 2
25 и (2 — К ), и на синхронизатор придут подряд два импульса ЗГ, в результате чего усилитель мощности разблокируется. При этом ключ 9 закрывается, ключ 8 остается открытым, а посгупление импульсов на вход счетчика сброс в
"2 -1 прекращается. В системе устапавливается режим фазового регулирования.
В момент снятия блокировки с УМ, находящегося в состоянии О, 2 + Т ) Т > 2 — К т.е. частозг дс та вращения выше синхронной. Значение числа К- выбирается таким образом, 2 чтобы при разблокировке усилителя мощности частота вращения электродвигателя находилась в зоне вхождения в синхронизм. В предлагаемом устройстве, в различные моменты протекания процесса вхождения в синхронизм, от ЗГ на син-хронизатор поступают импульсы с различными периодами следования, что дает возможность управлять моментом снятия блокировки с усилителя мощности. Выбором числа и; К; К2 можно иэЮ менять периоды импульсов, поступающих на синхронизатор от задающего генера1 тора, и тем самым оптимизировать процесс вхождения двигателя в синхронизм.
Использование предлагаемого устройства позволит создать системы стабилизации скорости вращения электродвигателя с высокими динамическими характеристиками, что необходимо в электроприводах точной магнитной записи, программных и времязадающих механизмах.
Формула изобретения
Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя постоянного тока, содержащее синхронизатор на логических елементах, входы которого соединены с датчиком скорости и через и - разрядныйсчетчикс задающим генератором, час гота импульсов которого в 2" 1 раэ больше частоты импульсов датчика скорости в синхронном режиме, а выходы с входами сброс в0 и "сбросв 2" - 1" счетчика ичерез усилитель мощности с электродвигателем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик устройства, выходы счетчика соединены с входами синхронизатора че рез ключи, вторые входы которых подключены к выходам синхронизатора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Мо 37 2631, кл. Н 02 P 5l 06, 1970.
2, Авторское свидетельство СССР
М 474891, кл. Н 02 P 5/06, 1975.
656173
Фф
Фф
8 ч
Ъ
Ю
Ф
6ю> в
Ф
Ф
Ф
Ф
3t
° э
° Ф
° с
Мв
Ъф
Ф
Ф м
Ъ 1а
% 4 ь Ьъ1
ЦНИИПИ Заказ 1544/45
Тираж 856 Подписное
Филиал ППП "Патент, г. Ужгород,ул. Проектная, 4
