Реверсивный электропривод постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P5/16 

Изобретение относится к электротек пике и может быть использовано в приводах прецизионнык механизмов. подач станков, .включающих двигатель постоянного тока с широким диапазоном регулирования с импульсными модуляторами, имеющими зону нечувствительности в вы ходной статической характеристике, а также момент нагрузки на валу двигателя, типа момента, сухого трения. - - Известны реверсивные электроприводы постоянного тока с широким диапазоном регулирования скорости, у которых система автоматического регулирования содержит датчик обратной связи по скороеГч 1 Зона нечувствительности выходной характеристики импульсного модулятора таких электроприводов обусловлена как зоной нечувствительности операционного усилителя постоянного тока, так и зоной нечувствительности формирователя импульсов управления. Наличие зоны нечувствительности в выходной характеристике импульсного Модулятора приводит к тому, что выходное напряжение пропорционально-интегрального ус| лителя при низких скоростях и малых входных сигналах достигает уровня, соответствующего величине зоны нечувствительности, за относительно большое время. Это существенно увеличивает время регулирования в переходных процессах 11ривода при нвзквх скоростях и соответственно уменьшает полосу пропускания аяектроправода. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является реверсивгг ный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, на валу которого установлен тахогенератор, подключенный ко входу узла сравнения задающего сигнала и сигнала обратной связи по скорости, последовательно соединенные операционный усилитель, цепь обратной связи которого состоит из последовательно соединенных резистора, управляемого ключа и конденсатора, импульсный усилитель мощности, выход которого связан с электродвигателем. Управляемый ключ выполнен в виде стабилитронов, обеспечивающих изменение крутизны статической характеристики в функции величины входного сигнала 2j. Недостатком указанного электропривода является то, что момент изменения коэффициента усиления (пробой стабилитронов) не совпадает с моментом прохож дения зоны нечувствительности. Это приводит к автоколебаниям системы, если изменение коэффициента усиления происходит позже зоны нечувствительности, или к снижению быстродействия системы если изменение коэффициента усиления усилителя происходит раньше прохождения зоны нечувствительности. Целью изобретения является повышение быстродействия электропривода при наличии зоны нечувствительности в элементах системы и момента сухого трени на валу двигателя, особенно на низких скоростях. Поставленная цель обеспечивается тем, что в реверсивный электропривод постоянного тока введены потенциометр с двумя движками и индикатор последовательности импульсов, вход которого подключен к выходу импульсного модулятора, а выход - к управляющему управляемого ключа. Управляемый ключ цепи обратной связи операционного усилителя выполнен перекидным, подвижный контакт которого подсоединен к одной обкладке конденсатора обратной связи, к одному из неподвижных контактов ключа подсоединен резистор обратной связи, к другому - один из движков потенциометра. Второй движок потенциометра соединен со входом импульсного модулятора и с другой обкладкой конденсатора обратной связи, причем концы потенциометра подключены к выходу операционного усилителя.. На фиг. 1 изображена блок-схема раверсивного электропривода постоянного тока; на фиг. 2 - диаграммы из1 ененйя напряжения на выходе операционного уси лителя и скорости на валу электродвига теля при пуске. Электропривод содержит последовател но соединенные узел сравнения 1, парафазный усилитель 2 (с инверсным и пря мым выходами), причем ко входу усилии , теля подключен одним концом резистор обратной связи 3 (фиг. 1), потенциометр с двумя движками 4, модулятор 5, импульсный усилитель мощности б, электроцвигатель 7 с тахогенератором 8. В состав электропривода входят индикатор последовательности импульсов 9, имеющий два состояния, первое из которых соответствует отсутствию последовательности импульсов управления, а второе наличию их, перекидной ключ 10 и конденсатор обратной связи 11. Индикатор последовательности импульсов подключен своим входом к выходу импульсного модулятора 5, а выходом - к управляющему входу перекидного ключа 10. Лодвиж- йый контакт ключа 1О соединен с одной обкладкой конденсатора 11 обратной связи, вторая обкладка которого соединена с одним из движков потенциометра 4 и со 1зхрдом импульсного модулятора 5. К одному из неподвижных контактов ключа 10 подсоединен другой конец резистора 3 обратной связи, а к другому неподвижному контакту ключа - другой движок потенциометра 4. Индикатор последовательности Импульсов 9 имеет два состояния i и О. Состояние 1 соответствует наличию последовательности импульсов на выходе импульсного модулятора 5, при котором перекидной ключ 10занимает положение Б, соответствующее подключение конденсатора 11 к резистору обратной связи. Состоянию О соответствует отсутствие последовательности импульсов на выходе модулятора 5, при этом перекидной ключ 10 занимает положение Б, когда конденсатор 11подключен к движкам потенциометра . 4. Выход тахогенератора 8 подключен ко входу узла сравнения 1, выход которого подсоединен ко входу операционно- . Го усилителя 2., Устройство работает следующим образом.. При задающем нап|эяжении электропривода, равном нулю,. напряжение на выходе операционного усилителя 2 равно нулю, импульсы управления на выходе модулятора 5 отсутствуют и индикатор импульсов 9 находится в состоянии О, а перекидной ключ Ю занимает положение Б. . При пуске электропривода задающее , напряжение поступает через узел сравнения 1 на вход операционного усилителя 2, так как электродвигатель 7 в этот момент неподвижен, а напряжение на выходе тахогенератора 8 равно нулю. Сигнал на выходе усилителя 2 быстро нараст.чот, так как усилитель 2 ие охвачен ги кой обратной связью. Конденсатор 11 заряжается от выход ного сигнала операционного усилителя 2 через потенциометр 4. После превышения сигналом на выходе модулятора 5 его зоны нечувствитель ности на выходе модулятора появляется последовательность импульсоё, в результате чего индикатор последовательности импульсов управления 9 переходит в сос тояние 1 , а перекидной ключ занимае положение А. Операционный усилитель охвйтьгеает- ся гибкой, обратной связью, образованной последовательно включенными резистором 3 и конденсатором 11. При этом конден сатор обратной связи заряжен до напряжения, величина которого определяется взаимным положением движков потенцй- ометра 4, напряжением U зн входе модулятора 5, соответствующим величине зоны нечувствительности и выходным напряжением парафазного операционного усилителя 2, приложенным к концам потенциометра 4. В частности в среднем положении движка потенциометра 4, соединенного с контактом перекидного клюм ча 10, конденсатор 11 заряжен до напря жения UjH вследствие чего характер . дальнейшего протекания процесса определяется параметрами гибкой обратной связи (кривая а, фиг. 2). При превышении напряжения на выходе импульсного модулятора 5 величины, соответствующей моменту сухого трения, двигатель 7 начинает вращаться. При соответствующей установке движка потенциометра 4, связанного с контактом перекидного ключа 10, к моменту замыкания цепи обратной связи операцион ного усилителя 2 напряжение на конденсаторе 11 обратной связи больше, чем УЗЦ . На вход операционного усилителя 2 поступает дополнительное напряжение, равное разности напряжения на конденсаторе 11 и напряжения U-i на входе импульсного модулятора 5. При этом возрастание выходного напряжения операционного усилителя 2 до уровня, соответствующего моменту сухого трения на валу двигателя, происходит по кривой б (фиг, 2). Введение в реверсивный электропривод индикатора последовательности импульсов, потенциометра, выполнение управляемого ключа перекидным с рассмо ренной связью контактов, а операци.онного усилителя парафазным позволяет повысить быстродействие за счет ускоренного прохождения зоны нечувствит льностн. Это обусловлено тем, что в период прохождения зоны нечувствительности передаточная функция операционного усилителя представляет собой без- инерционное звено с коэффициентом усиления, равным статическому коэффициенту усиления операционного усилителя. Увеличение быстродействия обусловлено также и тем, чго точно согласуется момент переключения коэффициента усиления операционного усилителя с момйН - , том выхода из зоны нечувствительности и исключением режима переключений. При наличии момента сухого трений на валу двигателя дополнительное повышение быстродействия привода достигается соответствующей настройкой движков потенциометра и выбором уровня насыщения выходного напряжения операционного усилителя по отношению к напряжению, соответствуюшему зоне нечувствительности импульсвого модулятора. Формула изобретения Реверсивный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, на валу которого установлен тахогенератор, подключенный ко входу узла сравнения задающего сигнала и сигнала обратной связи по скорости, последовательно соединенные оНерШИонный усилитель, импульсный модулятор, импульсный усилитель мощности, выход которого подключен к зозектродвигатёлю, а йход операционного усилителя, охваченного обратной связью, включающий резистор, управляемый ключ и конденсатор, свйзан с выходом узла; сравнения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при наличии зоны нечувствительности и момента сухого трения, электропривод снабжен потенциометром с двумя движками и индикатором последовательности импульсов, которого подключен к выходу импульсного модулятора, а выход-к управляющему вхйду управляемого ключа, выполненного перекидным, подвижный контакт которого подсоединен к одной обкладке конденсатора, один неподвижный контакт ключа соединен с резистором, а другой - с движком потенциометра, другой движок которого связан со входом импульсного модулятора и со второй

7 f t , 746.8498

обкладкой конденсатора, причем iiiiflQc(j||,,, 1. Электротехническая промышле1егпотенциометра подключены к ыходу one- : носгь, серия Электропривод. Вып. рациойного усилителя.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

6(32), 1974, с. 21-22.

2. Патент США № 3543118, кл. 318-331, 1970.

п

а

X