Устройство для астатического регулирования скорости вращения электродвигателя постоянного тока

(iii 780137

Союз Совете их

Соцналистичесиих

Реснублик

- -О- "Й "И- А Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву (22)Заявлено27.11.78 (21) 2689220/24-07 с присоелинением заявки М (5I)M. КК., Н02P506

Веудерственный комитет

СССР ио делам изоеретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15. 11.80. Бюллетень ЭЙ 42

Дата опубликования описания 18. 1 1.80 (53) УДК 621.316. .718.5(088.8) (72) Автор изобретения

Л. В. Баранов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АСТАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРАШЕНИЯ

ЭЛЕКТР(ЩВИГАТЕЛЯ ПССТОЯННОГО

ТОКА

Изобретение относится к электротех« нике, а именно к области регулируемого злектропривоца и может быть использовано в приводах поцач металлорежущих станков и других механизмов цля регулирования скорости в сверхшироком циапаэоне, захватывающем зону малых скоростей.

Известен електропривоц постоянного тока с импульсным полупровоцниковым

10 усилителем, в котором цля реализации астатического регулирования скорости управление усилителем осуществляется при помощи триггера, на вхоцы которого поцключены зацающий генератор им-!

% пульсов и цатчик связи — сельсин $1) .

Однако известный злектропривоц не обеспечивает абсолютную стабильность скорости в зона малых скоростей, что исключает получение сверхшироких циапаэонов регулирования. Нестабильность скорости неизбежна иэ-еа ошибки в результате прейфа нуля усилительных элементов привоца.

Наиболее близким к изобретению по техйической сущности является устройст-.

so цля астатического регулирования скорости,, вращения электроцвигателя постоянного тока, соцержащее последовательно соединенные эацатчик скорости и преобразователь напряжение-коц, фазовый дискриминатор, один вход которого соеци нен с фаэовым датчиком положения, а выхоц поцключен к силовому преобразователю (2) .

Нецостатком этого устройства является сложность и недостаточная надежность, вызванная построением схемы на элементах цифровой техники; кроме .того, в нижней части циапаэона скоростей также устройство имеет значительную неравномерность вращения из за низкой частоты вхоцных импульсов. Повышение частоты вхоцных импульсов с целью расширения зоны равномерного вращения в известном устройстве приводит к еще большему усложнению, т.е. увеличивается количество полупровоцниковых элементов.

10

2$

$0

3 780

11елью изобретения является упрощение устройства, повышение его надежности и расширение зоны равномерного вращения электродвигателя в сторону низких скоростей.

Поставленная цель достигается тем, чтст в известное устройство введен фаэосмещающий блок, содержащий схему управления, генератор ступенчатого напряжения, нуль-орган, генератор пилообразного напряжения, переключающий элемент и одновибратор, при этом схема управления, вход которой подключен к выходу преобразователя напряжение-код, соединена с генератором ступенчатого напряжения, выход которого подключен к одному входу нуль-органа, другой вход которого соединен с генератором пилообразного напряжения, а выход через последовательно соединенные переключающий элемент, связанный со схемой управления, и одновибратор подключен к другому входу фазового дискриминатора.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена блок-схема устройства, а на фиг. 2временные диаграммы его работы.

Устройство содержит зацатчик скорос- ти 1 (фиг. 1); преобразователь 2 напряжение-код, преобразующий постоянное напряжение s унитарный код; фаэосмещающий блок 3, состоящий из схемы 4 управления, генератора 5 ступенчатого напряжения, нуль-органа 6, генератора 7 пилообразного напряжения, переключающего элемента 8 и одновибратора.

9; источник 10 опорного напряжения, фазовый дискриминатор 11, фазовый датчик 12 положения, электродвигатель 13 йостоянного тока и силовой преобразо— ватель 14.

Устройство работает следующим образом, Постоянное напряжение, пропорциональное заданной скорости, снимаемое с эадатчика 1 скорости, подается на вход преобразователя 2 напряжение-код, представляющего собой управляемый генератор импульсов, частота которых пропорциональна заданной скорости. Снимаемая с преобразователя 2 последовательность импуль-сов (пусть она будет положительной полярности), в виде унитарного кода через схему управления подается на вход генеpampa 5 ступенчатого напряжения, выполненного на основе схемы интегратора.

На выходе генератора 5 напряжение изменяется скачками. Каждый скачок напря. жения соответствует импульсу. на его

137 4 входе. Импульсы имеют постоянную длительность и амплитуду.

Импульсы положительной полярности увеличивают выходное напряжение генератора 5, а импульсы отрицательной полярности снижают его.

Напряжение генератора 5 ступенчатого напряжения сравнивается с напряжением генератора 7 пилообразного напряжения, частота которого синхронизирована частотой источника 10 опорного напряжения в нуль-органе 6.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы для двух уровней напряжения гене-. ратора 5 Цд (4) и Ц (Я).

В моменг времени, когда напряжение генератора пилообразного напряжения 7—

Qq достигает уровня напряжения генератора ступенчатого напряжения 5 Ug() (фиг. 2 а) срабатывает нуль-орган 6 и формирует импульсы Ug (фиг. 2 б).

Напряжение Ц нуль-органа 6 (фиг. 1) по команде переключающего элемента

8 (логическая схема повторитель") поступает на вход одновибратора 9, настроенного на частоту источника опорного на пряжения. Одновибратор 9 включается задним фронтом импульсов нуль-органа 6. Через время, равное половине периода частоты опорного напряжения, одновибратор возвращается в исходное положение (фиг. 2 в).

В результате одновибратор 9 будет переключаться, создавая импульсы, фаза которых по отношению к импульсам опорного напряжения будет перемешаться со ско ростью, пропорциональной величине напряжени я э а датчика.

Направление смещения фазы указано. стрелкой (фиг. 2 в). Сплошной линией показаны диаграммы для случая, когда уровень напряжения генератора 5 равен

Ug, (i), а пунктирной для случая Ц (2).

Когда напряжение на выходе генератора 5 станет равным амплитуде пилы", сработает схема управления 4 (фиг. 1) и на вход генератора 5 начнут поступать импульсы отрицательной полярности, и напряжение на его выходе начнет по ступеням снижаться. Одновременно по сигналу схемы 4 управления срабатывает переключающий элемент 8 и импульсы от нуль-органа 6 начнут поступать на вход одновибратора 9 через логическтю схемч . «НЕ", благодаря чему сохранится направление движения фазы, как указано стрелкой на фиг. 2 в.

0 137 6

5 0

40 ф5

5О

5 78

При реверсировании электродвигателя схема 4 управления (фиг. Ц выдает команцу на переключающий элемент 8, В результате чего в отличии от прямого направления в период спадания напряжения на выходе генератора 5 импульсы от нуль-органа 6 поступают на одиовибратор 9 через логическую схему "повто ритель", а в период нарастания - через логическую схему "НЕ". В этом случае направление смешения фазы изменится на противоположное. На вершинах пилообразного напряжения схемой формируются острые импульсы для предотвращения . срыва генерации оцновибратора 9 в случае некоторого расхождения амплитуд напряжений генераторов ступенчатого и пилообразного напряжения.

С входа одновибратора 9 импульсы напряжения поступают»а второй вход фазового дискриминатора 11, на первый вход которого поступает напряжение с выхода фазового цатчика 12 положения, питаемого от источника 10 опорного напряжения. Датчик положения связан с валом электродвигателя 13 и фаза его напряжения изменяется пропорционально скорости вращения вала электродвигателя. Фазовый дискриминатор 11 контролирует состояние фаз напряжений одновибратора 9 и фазового датчика 12 положения и своим выходным напряжением управляет через силовой, например тиристорный преобразователь 14, скоростью электродвигателя 13. Скорость двигателя, таким образом, будет опрецеляться скоростью перемещения фазы импульсов напряжения, создаваемых оцновибратором, а скорость перемещения фазы импульсов одновибратора пропорциональна частоте импульсов преобразователя, напряжениекод, т.е. пропорциональна величине напряжения эадатчика скорости.

Данное устройство позволяет получить регулирование скорости в диапазоне

10>: 1 и более. Точное поддержание скорости привоца в установившемся режиме возможно благодаря тому, что разность между заданным и действительным положением привода, характеризующим его статическую ошибку по положению, сохраняется неизменной в установившемся режиме и определяет нулевую ошибку отработки скорости. Отсутствие статической ошибки по скорости позволяет исключить ограничения диапазона регулирования. Выполнение схемы на аналоговых устройствах управления позволило значительно упростить схему и сделать ее работу более надежной, кроме того, за счет повышения частоты входных импульсов, поступающих с преобразователя напряжение-код, уменьшается величина ступеньки" выходного напряжения генератора ступенчатого напряжения и без усложнения схемы расширяется эона равномерного вращения электродвигателя в сторону низких скоростей.

Формула изобре тения

Устройство для астатического регулирования скорости вращения электроцвигателя постоянного. тока, содержащее последовательно соединенные эадатчик скорости н преобразователь напряжение код,фазовый цискриминатор, oil»» вход которого соединен с фазовым датчиком положения, а выход подключен к силовому преобразователю,отличающееся тем, что, с целью упрощения, повышения надежности и расширения зоны равномерного вращения электродвигателя в сторону низких скоростей, в него введен.фазосмещающий блок, содержащий схему управления, генератор ступенчатого напряжения, нуль-орган, генератор ступенчатого напряжения, нуль-орган, генератор пилообразного напряжения, переключающий элемент и одновибратор, при этом схема управления, вход которой подключен к выходу преобразователя напряжение-код, соединена с генератором ступенчатого напряжения, выхоц которого подключен . к одному входу нуль-органа, другой вход которого соединен с генератором пилообразного напряжения, а выход через последовательно соединенные переключающий элемент, связанный со схемой управления, и одновибратор подключен к другому входу фазового цискримин атора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 279747, кл. Н 02 Р 5/16, 1961.

2. Бай P. Д. и др. Управление следяцими электропривоцами с применением цифровых устройств. М., Энергия, 1969, с. 55, рис. 23.