Устройство для синхронизации скорости вращения электродвигателя постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится,к электротехнике и может быть использовано в син хронных электроприводах. Известно устройство для регулирования и стабилизации скорости вращения электродвигателя постоянного тока, содержащее генератор эталонной частоты, частотный датчик скорости и частотнофазовый дискриминатор, причем частот.но-фазовый дискриминатор выполнен на триггере с двумя устойчивыми состояниями Ы. Недостатком такого устройства явля ется малый диапазон регулирования. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее генератор эталонной частоты, подключенный к первому входу частотно-фазового дискриминатора, второй вход которого соединен с частот ным датчиком скорости вращения электр двигателя, и преобразователь, подключе шли к якорю электродвигателя И. Частотно-фазовый дискриминатор выполнен в этом устройстве на дифференциальном усилителе и двух индентичных формирователях пилообразного напряжения,содержащих каждый транзистор и конденсатор. С точки зрения теории регулирования такое устройство является астатической системой. Анализ уравнений, описывающих эту систему, показывает, что без введения корректирующих звеньев она обладает малым диапазоном регулирова- , ния и недостаточным запасом устойчивости. Это связано с тем, что сигнал в системе регулирования имеет пульсирующий характер и наряду с постоянной составляющей содержит соизмеримую с ней по величине переменную составляющую. Следствием этого является невозможность введения в систему корректирующих звеньев. Кроме того, наличие переменной сос тйвляющей в сигнале регулирования не позволяет использовать для питания электррдвигагеля стандартную сеть переменногр тока, что привбдит к усложнению устройства. Цель изобретения - эасширейие диапазона регулирования, улучшение качества регулирования, а также плавный ввод в синхронизм. , Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее генератор эталонной ча1стоты, подключеняг ный к первому входу частотно-фазового дискриминатора, второй вход которого Соединен с частотным Датчиком скорости вращения электродвигателя, и преобразова тель, подключенный к якорю алектродви- гателя, введены полупроводниковый ключ, зарадный конденсатор, корректирующее зве но, составленное из резистора, конденсатора и переменного резистора, ручной рётулятор и два диода, катоды которых соединены в общую точку и подключены к управляющему входу преобразователя, анод одного диода связан с движком ручного регулятора, анод другого- с двийском переменного резистора, корректирующего звена;, подключенного через параллельно соединенные резистор и конЙёнсйтор этого звена, параллельно зарядному конденсатору, через пояупроводнико ,вый ключ связанному С выходом частотно-фйзового дискриминатора, выполненного в виде. генератора вилообразного напряжения. В этом устррйстве генератор пилообразного напряжения составлен из тиристора, трайзистор 1, конденсатора, стабилитрона и фильтра нижних частот, при этом эмиттер транзистора соединен с положительной иной, а база через стабилитрон и резистор фильтра нижних частот подключена к го коллектору, Ьо- единенному с айодом тиристора, параллел .но которому подключен конденсатор, об- , разующий выход генератора пилообразного напряжения. На чертеже изображена принципиальная эЛектриче.ская схема устройства. Эта лонный генератор 1 пбдключен ко входу генератора пилообразн огр напряжения, состоящего из тиристора 2, трайзийтора 3, стабилитрона 4, ко 1денсатора 5, ре-, зистора 6 и конденсатора 7. Выход ге нератора пилообразнЬгд напряйсёнИя через полупроводниковый ключ, состоящий из транзисторов 8 и 9, управляемый импуль сами частотного датчика 1О скорости вращений, связан с зарядным конденсато ром 11, Зарядный конденсатор 11 через корректирующее звзнЬ, составленное из 7 4 резистора 12, конденсатора 13 и пере- менного резистора 14, через диод 15 связан с управляющим входом преобразователя, состоящего из управляющего устройства 16, через диод 17 связанного с ручным регулятором 18, и управляемого выпрямителя на тиристорах 19, 2О и диодах 21, 22, питающегося от ,сети переменного тока. Выход преобразователя подключен к якорю электродвигателя 23. Перед началом работы частоту эталонного генератора 1 устанавливают равной нужным оборотам -электродвигателя 23. При этом импульсы генератора 1 поступают на управляющий электрод тиристора 2 и открывают его, конденсатор 7 разряжается через открытый тиристор 2. После разряда конденсатора 7, тиристор 2 закрывается и начинается заряд емкости 7 через промежуток эмиттерколлектор транзистора 3 до прихода следующего импульса от генератора 1. Таким образом на конденсаторе 7 формируется пилообразное напряжение. На ба- ЗУ транзистора 3 через стабилитрон 4 и фильтр нижних частот, составленный из резисторе б и конденсатора 5, подается разность напряжения между источником питания схемы и величиной пилообразного напряжения на конденсаторе 7. Изменение величины пилообразного напряжения вследствие перестройки частоты генератора 1 приводит к изменению тока базы транзистора 3 и соответственно к изменению проводимости участка эмиттерколлектор транзистора 3, компенсируя . изменение величины пилообразного напряжения таким образом, чтобы при перестройке частоты генератора 1 в задан- пределах сохранить величину пилообразного напряжения, неизменной. Пе-ред началом работы, движки переменного резистора 14 и ручного регулятора 18 вручную сдвигают к отрицательному полюсу источника питания схемы. На начальном этапе работы вручную передвигают движок ручного регулятора 1В к положительному полюсу источника питания схемы, при этом на управляю- uiee устройство 16 через диод 17 поступает сигнал положительной полярности, вызывая открьюание тиристоров 19 и 2О на угол, пропорциональной величине напряжения, поступающего на вход управ- лшощего устройства 16. Открывание тиристоров 19 и 20 приводит к появлению напряжения на выходе управляемого выпрямителя на тиристорах 19 и 20 и диодах 21, 22. Это напряжение поступает на якорь электродвигателя 23, вызывая его вращение. Якорь электродвигателя 23 связан с частотным датчиком o6opOi тов 10. Импульсы с датчика поступают на ключ из транзисторов 8 и 9, откры- вая его на время, необходимое для заря .да конденсатора11. Конденсатор 11 заряжается до уровня пилообразного напряжения, соответствующего времени поступления импульса датчика 10. Следую щие импульсы датчика 10 перезаряжают конденсатор 11 до напряжения, соответствующего уровню пилообразного напряжения в каждый из моментов времени поступления этих импульсов. Таким образом, напряжение на конденсаторе 11 пропорционально углу рассогласования между импульсами генератора 1 и датчика 10. С Конденсатора 11 сигнал по- ступает на корректирующее звено, состав ленное из резистора 12, конденсатора 13и переменного резистора 14, Параметры корректирующего звена выбираются в зависимости от параметров электро двигателя 23. В начальный период работы движок ручного регулятора 18 устанавливают таким образом, чтобы скорость вращения электродвигателя 23 ; была на 1-5% меньше частоты генератора 1, При этом сигнал на конденсаторе 11 меняется по амплитуде от О до мак- симального уровня пилообразного на пряжения с частотой, равной разности частот двигателя 23 и генератора 1. На начальном этапе работы этот сигнал не проходит на управляющее устройство 16, так как движок переменного резистора 14сдвинут к отрицательному проводу источника питания схемьь На следующем этапе работы движок переменного резистора 14 сдвигают к точке соединения резисторов 12 и 14. При этом на аноде диода 15 появляется напряжение сигнала рассогласования частот двигателя 23 и генератора 1. Как только мгновенное значение этого напряжения превысит уровень напряжения с ручного регулятора 18, оно начнет поступать на вход управляющего устройства 16, увеличивая общи

уровень напряжения на нём, при этом обороты двигателя 23 увеличиваются до входа в синхронизм. Момент входа в синхронизм отмечают по тому, что перестает меняться сдвиг фазы между импульсами 55 датчика оборотов Ю и генератора 1. Это можно отметить при помощи любого фазометра, измеряющего разность фаз аат-

разного напряжения составлен из тиристора, транзистора, конденсатора, стабилитрона и фильтра нижних частот, при этом амиттер транзистора соединен с положительной шиной, а база через стабилитрон и резистор фильтра нижних частот подключена к его коллектору, соединенному с анодом тиристора, параллельно которому чика 10 и генератора 1. После входа в синхронизм анод диода оказывается под большим положительным потенциалом, чем анод диода 17, так как управляюще1 напряжение, соответствующее синхронным o6ofioTaM, больше напряжения, установленного на движке ручного регулятора 18. При этом диод 17 оказывается закрытым, ручной регулятор 18 перестает влиять на работу устройства и может быть отключен (движок сдвинут к отрицательному полюсу источника питания схемы). Формула изобретения 1. Устройство для синхронизации скорости вращения электродвигателя постоянного тока, содержащее генератор эталонной частоты, подключенный к первому входу частотно-4 азового дискриминатора, второй вход которого соединен с частотным датчиком скорости вращения электродвигателя, и преобразователь, подключенный к якорю электродвигателя, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, .улучшения качества регулирования, а также плавного ввода в синхронизм, в него введены полупроводниковый ключ, зарядный конденсатор, корректирующие звено, составленное из резистора, конденсатора и переменного резистора, ручной регулятор и два диода, катойы которых соединены в общую точку и подключены к управляющему входу преобразователя, анод одного диода связан с движком ручного регулятора, анод другого - с движком переменного резистора Корректирующего звена, подключенного через параллельно соединенные резистор и конденсатор этого звена параллельно зарядному конденсаору, через полупроводниковый ключ связанному с выходом частотно-базового искриминатора, выполненного в виде геератора Пилообразного напряжения. 2, Устройство по п. 1, о т л и ч а - щ е е с я тем, что генератор пилооб77487548

подключен конденсатор, образующий вы-1. Авторское свидетельство СССР

ход генератора пилообразного напряжения. № 147626, кл. Н 02 Р 5/06, 1961,

Источники информации,,2. Авторское свидетельство СССР

nptpurrue во внимание при экспертизеЬ 490244, кл. Н 02 Р 5/06, 1972,