Устройство для изменения частоты вращения электродвигателя постоянного тока Советский патент 1987 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока.

Целью изобретения является повышение точности измерения частоты вращения в переходных режимах.

На фиг. 1 приведена схема устройства для измерения частоты вращения; на фиг. 2 - схема корректирующего звена.

Устройство для измерения частоты вращения электродвигателя постоянного тока содержит тахометрический мост 1, в одну пару плеч которого включены якорь 2 электродвигателя и обмотки 3 компенсационная и дополнительных полюсов, в другую пару плеч включен потенциометр, резисторы 4 и 5 которого пропорциональны соответственно активным сопротивлениям якоря 2 электродвигателя и обмоток 3 компенсационной и дополнительных полюсов, первый датчик 6 напряжения, вход которого подключен к выходу тахометрического моста 1, последовательно соединенные звено 7 выделения переменной составляющей, инвертирующий усилитель 8 с единичным коэффициентом усиления и сумматор 9, второй вход которого подключен к входу звена 7 выделения переменной составляющей сигнала, а выход является выходом устройства, которое также содержит второй датчик 10 напряжения и корректирующее звено 11, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго и первого датчиков 10 и 6 напряжения, а выход соединен с входом звена 7 выделения переменной составляющей, причем корректирующее звено по первому и второму входам имеет соответственно передаточные функции:

Р(Ьц -Гдк). 1+Р7дк

и Г+РГяц

Д/l-fPГдK

, дк -активные сопротивления соответственно якорной цепи элект родвигателя и обмоток компенсационной и допол нитель- ных полюсов;

Гяц, Гдк - постоянные времени соответст венно якорной цепи электродвигателя и обмоток 3 компенсационной и дополнительных полюсов.

Устройство работает следующим образом. ЭДС двигателя постоянного тока определяется соотнощением

д б д-// uO-fPr u),(-3)

где / - ток якорной цепи двигателя.

Для напряжения Д(/ в диагонали моста справедливо соотнощение

Ф.-Ч),(4)

где ф qjg - потенциалы точек А и В, определяемые соотнощениями:

W,(P) W,(P)

(1)

(2)

Ф.

и + Р5

фв (С д

При

-F l±fZ

R«( + PT« )

подстановке ffe

(5) в

- ()

с учетом того, что

R4-hR5

Ядк Rm

5 имеем

(5)

(6) (4) получаем

к(1-ЬРГдк) (1 +РГя ц)

(71

(8)

ду J7 . 1+РГ,.) +

-fE

( + РГдк)

(9)

(1+РГиц)

Из (9) ЭДС двигателя определяется вы

ражением д

MjB

. I + PJ.K

P()

1 + Р7дк

;io)

Сигнал на выходе корректирующего звена 11 определяется по формуле

Увых,, -Уд Wl(P) W2(P) .(11)

Подстановка значений (P) и W-2(P) в (11) из (1) и (2) дает

Н-Р7 д«

б в

д Г,

41 «ДИ

0

,, ЯГяц-Тдк)

1

1 дк

что соответствует выражению имеет место равенство

(Увых., Ел .

10),

(12)

т. е.

(13)

5

0

5

Сигналы (Уд U Afy содержат не только постоянную составляющую полезного сигнала, но также и помехи в виде переменной составляющей. Отметим, что постоянная составляющая также изменяется во времени однако частота этих изменений существенно ниже частоты помех. Сигнал с выхода корректирующего звена 11, имеющий в своем составе переменную и постоянную составляющие, поступает на первый вход сумматора 9 и на вход звена 7 выделения переменной составляющей, которая инвертируется усилителем 8 и поступает на второй вход сумматора 9.

При суммировании этих сигналов в сумматоре 9 переменная составляющая сигнала на первом входе компенсируется равным по величине, частоте и форме, но находящимся в противофазе, сигналом, поступающим на второй вход сумматора 9. При этом сигнал на выходе сумматора 9 соответствует постоянной составляющей выходного сигнала корректирующего звена 11, т. е. ЭДС и частоте вращения электродвигателя.

На фиг. 2 представлена схема одного из вариантов технической реализации корректирующего звена 11, построенная на основе операционного усилителя. Входная цепь операционного усилителя (ОУ) по первому

Формула изобретения Устройство для измерения частоты вращения электродвигателя постоянного тока, содержащее тахометрический мост, в одну пару плеч которого включены якорь электродвигателя и обмотки компенсационная и дополнительных полюсов, во вторую пару плеч которого включен потенциометр, резисторы которого пропорциональны соответственно активным сопротивлениям якоря электвходу состоит из конденсатора С1. Входная Ю родвигателя и обмоток компенсационной цепь по второму входу состоит из парал- и дополнительных полюсов, первый датчик лельно соединенных конденсатора С2 и резистора Р2. В цепи обратной связи ОУ также

параллельно соединены конденсатор СО и

напряжения, вход которого подключен к выходу тахометрического моста, последовательно соединенные звено выделения перерезистор РО. менной составляющей сигнала, инвертиру- Передаточные функции ОУ по первому ющий усилитель с единичным коэффициен- и второму входам соответственно равны: том усиления и сумматор, второй вход которого подключен к входу звена выделения переменной составляющей сигнала, а выход является выходом устройства, огличающе- 20 ёся тем, что, с целью повыщения то йюсти измерения частоты вращения в переходных режимах, в него введены второй датчик напряжения, подключенный к зажимам электродвигателя, и корректирующее звено, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго и первого датчиков напряжения, а выход соединен с входом звена выделения переменной составляющей, причем корректирующее звено по первому и второму входам имеет соот- 3Q ветственно следующие нередаточные функ1V7 / С -RO

-()Г+р:со -0

U7ov.(P)( (+P-CQ-RO}

Полагая, что

CO-RQ Глк ;

C2-R2 Гяи ; Гяц-Гдк;

R2

.яц

(И) (15)

(16)

(17) (18)

(19)

25

ЦП и:

V.(). 1+РГдк

получим необходимые соотнощения:

iro,(P)r,{p)f::-;I -

I 1 ДК

W7ov.(P)w7,(P)|..

R.T.K I I ДК

Таким образом, введение дополнительного корректирующего звена позволяет учесть влияние индуктивностей якорной цепи двигателя и получить сигнал, соответствующий ЭДС и частоте вращения электродвигателя как в стационарных,так и в переходных режимах.

/

Cf

Формула изобретения Устройство для измерения частоты вращения электродвигателя постоянного тока, содержащее тахометрический мост, в одну пару плеч которого включены якорь электродвигателя и обмотки компенсационная и дополнительных полюсов, во вторую пару плеч которого включен потенциометр, резисторы которого пропорциональны соответственно активным сопротивлениям якоря электнапряжения, вход которого подключен к выходу тахометрического моста, последовательно соединенные звено выделения пере г менной составляющей сигнала, инвертиру- ющий усилитель с единичным коэффициен- том усиления и сумматор, второй вход которого подключен к входу звена выделения переменной составляющей сигнала, а выход является выходом устройства, огличающе- 20 ёся тем, что, с целью повыщения то йюсти измерения частоты вращения в переходных режимах, в него введены второй датчик напряжения, подключенный к зажимам электродвигателя, и корректирующее звено, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго и первого датчиков напряжения, а выход соединен с входом звена выделения переменной составляющей, причем корректирующее звено по первому и второму входам имеет соот- 3Q ветственно следующие нередаточные функ

25

ЦП и:

35

V.(). 1+РГдк

2(P) f -.. ,

Клк и 1 №

40

где РЯП, РДК

Т яц,

-активные сопротивления соответственно якорной цепи двигателя и обмоток компенсационной и дополнительных полюсов;

постоянные времени соответственно якорной цепи двигателя и обмоток компенсационной и дополнительных полюсов.

со

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока. Повышение точности измерения частоты вращения обеспечивается за счет того, что формирование сигнала, пропорционального частоте вращения, осуществляется с помощью корректирующего звена 11 путем вычитания из напряжения, снимаемого с диагонали тахо- метрического моста 1, напряжения, подводимого к электродвигателю. Статические и динамические коэффициенты по входам корректирующего звена 11 выбираются таким образом, чтобы сигнал на выходе устройства соответствовал ЭДС электродвигателя как в статических, так и в переходных режимах. Высокочастотные пульсации сигнала ЭДС, вызванные наличием пульсаций питающего электродвигатель напряжения, устраняются с помощью звена 7 выделения переменной составляющей, инвертирующего усилителя 8 и сумматора 9. 2 ил. S (Л 00 о со 00 to cpus.i