Импульсный регулятор Советский патент 1978 года по МПК G05B11/16 

1

Изобретение относится к автоматике и предназначено для автоматического регулирования различных параметров, например, тока электропривода измельчителей различных материалов, температуры и других электрических и неэлектрических величин.

Известен регулятор загрузки измельчителей различных материалов, содержащий датчик тока, тиристорный коммутатор, блок управления последним и исполнительный механизм 1.

Известен также регулятор, предназначенный для стабилизации различных параметров технологического процесса, содержащий датчик с измерительной схемой, электронный усилитель, релейное устройство и исполнительный механизм 2.

Близким решением к изобретению является импульсный регулятор 3, содержащий трансформатор тока, подключенный к первой диагонали первого диодного моста, трансформатор, две вторичные обмотки которого подключены соответственно к первым диагоналям второго и третьего диодных мостов, первый и второй потенциометры с соединенными подвижными контактами, подключенные соответственно к вторым диагоналям первого и второго диодных мостов, три транзистора с RC-контурами в цепях эмиттеров, базы которых соединены

2

соответственно с управляющими электродами первого, второго и третьего тиристоров, причем аноды первого и второго тиристоров подключены соответственно к управляющим электродам первого и второго симисторов, подключенных между обмоткой исполнительного электродвигателя и источником переменного напряжения, а также делитель напряжения, подключенный к .RC-контурам

первого и третьего транзисторов, причем средняя точка делителя напряжения соединена с подвижным контактом третьего потенциометра, подключенного к второй диагонали третьего диодного моста.

Целью изобретения является повышение точности и расщирение диапазона регулирования.

Для достижения этой цели регулятор содержит четвертый и пятый транзисторы с RC-контурами в цепях эмиттеров, четвертый тиристор и четвертый потенциометр, подвижный контакт которого подключен к RC-контуру четвертого транз)1стора, база которого подключена к управляющему электроду четвертого тиристора, анод которого соединен с эмиттером второго транзнстра и с анодом третьего тиристора, а RC-контур пятого транзистора подключен к базам первого, второго и третьего транзисторов. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема регулятора. Регулятор содержит схему сравнения напряжений датчика тока, представляющего собой трансформатор тока 1, нагруженный резистором 2, первый диодный мост 3 с кондс1гсатором фильтра 4; источник опорного напряжения, образованный вторичной обмоткой 5 трансформатора 6, вторым диодным мостом 7 и опорными диодами 8; источник постоянного напряжения, составленный вторичной обмоткой 9 трансформатора 6, третьим диодным мостом 10, конденсатором фильтра И и опорным диодом 12; первый, второй, третий и четвертый потенциометры 13, 14, 15, 16; пороговые элементы в виде первого, второго, третьего и четвертого транзисторов 17, 18, 19, 20 с RC-контурами в цепях эмиттеров, состоящими из резисторов и конденсаторов 21, 22; 23, 24, 25, 26, 27, 28; многостабильный триггер с общим анодным резистором 29, состоящий из первого, второго, третьего и четвертого тиристоров 30, 31, 32, 33, резисторов 34, 35, 36 электромагнитного реле 37 и конденсаторов 38, 39, 40, 41, разделительные диоды 42, 43, 44, 45, 46; релаксационный генератор, образованный пятым транзистором 47, RC-контуром на резисторе 48 и конденсаторе 49 и резистором 50, к которому подсоединены резисторы 51, 52, 53, 54, подключенные к базам транзисторов 17-20; исполнительный электродвигатель 55 с фазосдвигающим конденсатором 56, первый и второй симисторы 57, 58, делитель напряжения на резисторах 59, 60, потенциометры 61, 62, 63, 64, служащие для корректировки порогов срабатывания транзисторов и конденсаторы 65, 66, предназначенные для защиты схемы регулятора от помех. Регулятор питается от источника переменного напряжения 67. Работает регулятор следующим образом. При помощи трансформатора тока 1, первого диодного моста 3 и конденсатора фильтра 4 контролируемый ток преобразуется в выпрямленное напряжение, которое сравнивается со стабилизированным напряжением постоянного тока, снимаемым с потенциометра 14. Алгебраическая сумма измеряемого и опорного напряжений при помощи резисторов 59 и 60 складывается с напряжением смещения, снимаемым с потенциометра 15. Напряжение смещения устанавливается такой величины, чтобы порог срабатывания транзисторов 17 и 19 был выше этого напряжения на зону нечувствительности регулятора. К потенциометру 15 и резистору 59 подключен RC-контур 21, 22, а к этому потенциометру и резистору 60 подключен RC-контур 23, 24. Параллельный RC-контур 27, 28 непосредственно подключен к стабилизированному опорным диодом 12 источнику постоянного напряжения. Параллельно потенциометру 15 и резистору 60 подсоединен потенциометр 16, к которому подключен RC-контур 25, 26, установленный в цепи эмиттера транзистора 20. При включении регулятора в сеть через конденсатор 28, эмиттер-базу транзистора 18 и резисторы 52 и 50 проходит зарядный импульс конденсатора 28, под действием которого отпирается отключающий тиристор 31 триггера. Конденсатор 28 через разделительный диод 43 подключается к открытому тиристору 31 и поддерживается в заряженном состоянии до тех пор, пока тиристор 31 открыт. Если стабилизируемый ток ниже заданной величины, то суммарное напряжение на потенциометре 15 и резисторе 59 превысит напряжение отпирания транзистора 17. Под действием этого напряжения через резистор 21 заряжается конденсатор 22, и как только напряжение на нем превысит порог срабатывания 17, конденсатор 22 разряжается через транзистор 17 на резисторы 51 и 50. Отпирается тиристор 30, который через резистор 34 открывает симистор 57. Электродвигатель 55 начинает вращаться в сторону, вызывающую увеличение контролируемого тока. Одновременно за счет общего резистора 29 и конденсаторов 38 и 39 закрывается тиристор 31. Пока открыт тиристор 30, конденсатор 22 через диод 42 разряжается на него. По истечении времени, определяемого постоянной RC-контура 27, 28, конденсатор 28 разрядится до напряжения отпирания транзистора 18. Последний отпирается, вызывая открытие тиристора 31, а за счет общего резистора 29 и конденсаторов 38 и 39 закрытие тиристора 30 и симистора 57. При этом электродвигатель 55 останавливается. Процесс периодического включения электродвигателя 55 повторяется до тех пор, пока регулируемый ток не достигнет заданной величины, т. е. напряжение на потенциометре 15 и резисторе 59 не снизится ниже порога отпирания транзистора 17. Время включенного состояния исполнительного электродвигателя 55 (импульса) может быть изменено резистором 27 и в процессе работы регулятора не меняется. Время паузы при отработке возмущений зависит от их величины, снижаясь с ростом амплитуды возмущения. При номинальном контролируемом токе включен тиристор 31, и исполнительный электродвигатель неподвижен. Когда значение регулируемого тока превысит заданное, суммарное напряжение на потенциометре 15 и резисторе 60 превысит порог срабатывания транзистора 19, и он начинает поочередно с транзистором 18 отпираться, вызывая кратковременное открытие тиристора 32 и симистора 58, и электродвигатель 55 вращается в обратную сторону (в сторону уменьщения стабилизируемого тока). Периодическое включение исполнительного электродвигателя 55 происходит до тех пор, пока регулируемый ток не снизится до заданной величины. Как и при недогрузке, время паузы между включениями электродвигателя зависит от степени перегрузки, логарифмически уменьшаясь при ее увеличении. Потенциометром 14 устанавливается заданное значение тока регулирования, а с помощью потенциометра 15 - зона нечувствительности регулятора.

В случае если регулируемый ток значительно превысит допустимое значение (достигнет величины тока перегрузки), через резистор 25 заряжается конденсатор 26 до напряжения отпирания транзистора 20. Последний отпирается, вызывая открытие тиристора 33 и включение реле 37. Реле 37 выключает электродвигатель питателя (на фиг. не показан), полностью прекращающий подачу перерабатываемого продукта в измельчитель. Через диод 46 тиристор 33 вызывает отпирание симистора 58, который включает электродвигатель 55 в сторону уменьщения подачи продукта в измельчитель. Остановка питателя необходима при пуске электродвигателя измельчителя, аварийных снижениях напряжения питания и в других аварийных режимах работы измельчителя.

Величина перегрузки, при которой срабатывает реле 37, устанавливается с помощью потенциометра 16. Для исключения периодического срабатывания реле 37 за счет разряда конденсатора 28 на резистор 27 и отпирания транзистора 18 и тиристора 31 служит разделительный диод 45, подключенный к аноду тиристора 33.

При снижении тока электродвигателя измельчителя ниже минимально заданного значения срабатывают транзистор 17 и тиристор 30, вызывая отключение тиристора 33, симистора 58 и реле 37. Реле включает питатель, а симистор 57 периодически включает электродвигатель 55 в сторону увеличения регулируемого тока.

Для повыщения точности работы и чувствительности регулятора в него введен релаксационный генератор на транзисторе 47. Импульсы, генерируемые последним с частотой, значительно превышающей частоту переключений тиристоров триггера, подаются в цепи баз транзисторов 17-20. Это позволяет резко уменьщить ток утечки транзисторов в зоне напряжения их переключения и тем самым обеспечивает стабилизацию порогов их срабатывания при увеличении постоянной времени RC-контура, установленных в цепи эмиттеров этих транзисторов.

Импульсный режим работы регулятора обеспечивает устойчивое регулирование даже при значительном запаздыванпн, которое может иметь место в системе питательизмельчитель. Изменение скважности импульсов в широких пределах, обеспечиваемое регулятором, позволяет применять исполнительные электродвигатели с редукторами, имеющими различное передаточное отношение.

Формула изобретения

Импульсный регулятор, содержащий трансформатор тока, подключенный к первой диагонали первого диодного моста,

трансформатор, две вторичные обмотки которого подключены соответственно к первым диагоналям второго и третьего диодных мостов, первый и второй потенциометры с соединенными подвижными контактами, подключенные соответственно к вторым диагоналям первого и второго диодных мостов, три транзистора с RC-контурами в цепях эмиттеров, базы которых соединены соответственно с управляющими электродами первого, второго и третьего тиристоров, причем аноды первого и второго тиристоров подключены соответственно к управляющим электродам первого и второго симисторов, подключенных между обмоткой исполнительного электродвигателя и источником переменного напряжения, а также делитель напряжения, подключенный к RC-контурам первого и третьего транзисторов, причем средняя точка делителя напряжения соединена с подвижным контактом третьего потенциометра, подключенного к второй диагонали третьего диодного моста, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона регулирования, он содержит четвертый и пятый транзисторы с RC-контурами в цепях эмиттеров, четвертый тиристор и четвертый потенциометр, подвижный контакт которого подключен к RC-контуру четвертого транзистора, база которого подключена к управляющему электроду четвертого тиристора, анод которого соединен с эмиттером второго транзистора и с анодом третьего тиристора, а RC-контур пятого транзистора

подключен к базам первого, второго, третьего и четвертого транзисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 275204, кл. И 02Р 7/64, 1968.

2.С. Л. Попков, «Автоматическое регулирование и управление процессами переработки зерна, изд. «Колос 1972, с. 160- 167, рис. 83.

3. А. И. Москаленко, «Иовое в автоматизации зерноперерабатывающих предприятий, изд. «Колос, 1974, с. 112-117, рис. 38.

-СП-о

«):eW6