Устройство для автоматического фази-РОВАНия СиНХРОНизиРОВАННОгО элЕКТРО-пРиВОдА Советский патент 1981 года по МПК H02P5/40 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯАВТОМАТИЧЕСКОГО ФАЗИРОВАНИЯ СИНХРОНИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

частоты н работу его с синхронной частотой вращения. Процесс фазирования на этом заканчивается 1.

Устройство обладает рядом существенных недостатков. Точность фазирования, достижимая при его использовании, существенно зависит от номинальной частоты вращения и момента инерции вращающихся частей, приведенного к валу двигателя ведомого электропривода, а также от разности синхронной и несинхронной частот вращения. Иными словами, при малых значениях фазового сдвига между опорными импульсами фазирования и импульсами датчика фазирования фазируемого электропривода время работы с несинхронной частотой вращения может оказаться недостаточным для изменения фазового положения ведомого вала, что приведет к его качаниям и невозможности заверщения фазирования. Кроме того, фазовые соотнощения сигналов управления для обеспечения вращения с синхронной и несинхронной частотой, вообще говоря, являются произвольными, что также приводит к качаниям ведомого вала, выходу из синхронизма и поворотному процессу фазирования.

Для изменения фазы фазируемого вала используется только часть периода импульсов, характеризующих его положение, что вызывает неоправданное завышение ускорений и замедлений привода, изменение угловой скорости фазирования в зависимости от фазового сдвига между валами, переключение на каждом обороте в процессе фазирования с синхронной на несинхронную частоту вращения и обратно, т. е. к снижению надежности фазирования.

Наиболее близким техническим рещением к предлагаемому является устройство для автоматического фазирования электропривода с синхронным электродвигателем и контуром точного фазирования, содержащее синхронный электродвигатель с высо кочастотным тахогенератором, обеспечивающим получение сигнала, частота которого в ZP раз больще частоты вращения двигателя и датчиком фазирования с числом импульсов за оборот, равным , блок точного фазирования (синхронизации) двигателя и связанный с ним источник эталонной частоты, источник опорной частоты фазирования, блок управления фазовой питающего двигатель напряжения, выходы которого подключены к схемам И и ИЛИ, включенным в цепь преобразования эталонного сигнала в напряжение питания двигателя.

Данное устройство обеспечивает начальное (грубое) фазирование вала двигателя путем изменения частоты (фазы) напряжения питания двигателя и последующее поддержание его углового положения с высокой точностью с помощью блока точного фазирования (синхронизации) 2.

Недостатки устройства заключаются в том, что его схема довольно сложна, а быстродействие достигается за счет существенного изменения частоты питания в процессе фазирования, что приводит к значительному перерегулированию в результате переходного процесса изменения частоты вращения. Кроме того, в результате независимой работы каналов грубого и точного фазирования последний может вносить дополнительные динамические ощибки по угло0 вому положению в процессе фазирования,

что также увеличивает перерегулирование.

Цель изобретения - упрощение схемы

конструкции привода, повыщение надежнос. ти, а также уменьщение перерегулирования

в процессе фазирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического фазирования синхронизированного электропривода, содержащее электродвигатель с основным

датчиком частоты вращения, имеющем число зубцов Zj, и датчиком фазирования с числом зубцов 2ф, блок синхронизации двигателя, источник эталонной частоты, связанный с блоком синхранизации и источником опорной частоты фазирования, схемы совпадения, введены два триггера и два ключа, а на валу электродвигателя размещен дополнительный датчик частоты вращения с числом зубцов ZQ Z - У азанные датчики установлены таким образом,

0 что фазовые положения одного из зубцов каждого датчика совпадают, причем выходы основного и дополнительного датчиков частоты вращения через ключи подсоединены к блоку синхронизации, а другие входы ключей соединены с выходами триггера,

5 входы которого подключены к двум схемам совпадения, первые входы которых подключены к выходам датчика фазирования, а вторые входы - к выходам второго триггера, входы которого соединены с выходами источника опорной частоты фазирования и эталонной частоты.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит фазируемый (ведомый) двигатель 1 с датчиками 2 частоты вращения и фазирования 3, установленными на его валу. На валу двигателя установлен также дополнительный датчик 4 частоты вращения с числом импульсов за оборот, меньшим или больщим, чем у основного

датчика 2 частоты вращения на число импульсов датчика 3 фазирования за один оборот двигателя. Двигатель 1 управляется блоком 5 синхронизации, на один из входов которого подан сигнал эталонной частоты

5 от источника 6 эталонной частоты. Схема 7 фазирования электропривода содержит триггер 8 с раздельными входами, на один из входов которого поданы импульсы от

источника 9 опорной частоту фазирования, связанного с источником 6 эталонной частоты, а на другой - имцульсы эталонной частоты от источника 6. Выходы триггера 8 подключены к входам схем совпадения 10 и И, на другие входы которых подан сигнал с датчика 3 фазирования. Выходы .схем совпадения подключены к входам триггера 12, один из выходов которого подключен к ключу 13 сигнала основного датчика 2 частоты вращения, а другой выход триггера 12 подключен к ключу 14 сигнала дополнительного датчика 4 частоты вращения. Сигналы основного 2 и дополнительного 4 датчиков частоты вращения через ключи 13 и 14 при их открытом состоянии поступают на вход блока 5 .синхронизации и являются сигналами обратной связи в приводе.

Устройство работает следующим образом.

После подачи н.а электропривод эталонной частоты синхронизации, опорной частоты фазирования и напряжения питания двигатель 1 разгоняется и синхронизируется блоком 5. Причем синхронизация двигателя 1 происходит, как правило, на допол нительном датчике 4 частоты вращения. Источники эталонной 6 и опорной частоты фазирования 9 связаны между собой таким образом, что импульс источника 9 совпадает с одним из импульсов эталонной частоты от источника 6 по фронтам, переключающим триггер 8. При этом на выходах последнего имеют место импульс и пауза, длительности которых соответствуют периоду эталонной частоты от источника 6 и определяют допустимый остаточньщ фазовый сдвиг между импульсами опорной частоты фазирования от источника 9 и датчика 3 фазирования двигателя 1 электропривода. На выходе одной из схем совпадения 10 и 11 появляется импульс при несинфазном вращении двигателя 1, на выходе другой - при синфазном. Выходные импульсы схем совпадения однозначно определяют состояние триггера 12, выходные сигналы которого обеспечивают открытие ключа 13 и подачу сигнала основного датчика 2 частоты вращения на вход блока 5 синхронизации при синфазной работе, или - ключа 14 и подключение дополнительного датчика 4 при несинфазной работе привода. В последнем случае двигатель 1 вращается с частотой вращения, отличной от синхронизированной, что обеспечивает уменьшение фазового сдвига между импульсами опорной частоты фазового сдвига между импульсами опорной частоты фазирования и импульсами датчика 3 фазирования. При нарушении синфазного режима во время переходных процессов в системе состояние плеч триггера 12 изменяется на обратное и процесс фазирования автоматически возобновляется.

В качестве источника б эталонной частоты может быть использован генератор, или датчик частоты вращения ведущего электропривода, а в качестве источника 9 опорной частоты фазирования - делитель

частоты с коэффициентом деления, равным отношению числа импульсов датчика 2 к числу импульсов датчика 3 за один оборот двигателя, или датчик фазирования ведущего электродвигателя.

Предлагаемое, устройство для фазирования синхронизированного электропривода позволяет при использовании более простой схемы повысить надежность фазирования, практически полностью устранить перерегулирование, обеспечить высокое быстродействие в рамках выбранного способа фазирования, оно может быть успешно применено для фазирования регулируемых в широком диапазоне электроприводом, а так, же при изменении температуры окружаюшей среды.

Формула изобретения

Устройство для автоматического фазирования синхронизированного электропривода, содержащее электродвигатель с основным датчиком частоты вращения, имеющим число зубцов Z, и датчиком фазирования с числом зубцов Z-,, блок синхронизации двигателя, источник эталонной частоты, связанный с блоком синхронизации и с источником опорной частоты фазирования, схемы совпадения, отличающееся тем, что, с целью упрощения схемы, повышения надежности фазирования, в устройство введены два триггера и два ключа, а на

валу электродвигателя размещен дополнительный датчик частоты вращения с числом зубцов ±Zei . Указанные датчики установлены таким образом, что фа,зовые положения одного из зубцов каждого датчика совпадают, причем выходы основного и дополнительного датчиков частоты вращения через ключи подсоединены к блоку синхронизации, другие входы ключей соединены с выходами триггера, входы которого подключены к двум схемам совпадения, первые входы которых подключены к выходам датчика фазирования, а вторые входы - к выходам второго триггера, входы которого соединены с выходами источника опорной частоты фазирования и эталонной частоты.

50

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 291368, кл. И 04 N 1/36, 1972.

2.Техника магнитной видеозаписи. «Энергия, 1978. с. 125-129.