Устройство для синхронизации скорости вращения электродвигателя постоянного тока Советский патент 1981 года по МПК H02P5/06 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах с синхронными электродвигателями.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является устройство для синхронизации скорости электродвигателя постоянного тока, содержащее генератор эталонной частоть, подключенный к первому входу частотно-фазового дискриминатора, второй вход которого соединен с частотным датчиком скорости вращения электродвигателя и преобразователь, подключенный к якорю электродвигателя, зарядный конденсатор через полупроводниковый ключ, связанный с выходом частотнофазового дискриминатора, корректирующее звено, включающее в себя резистор и конденсатор, регулятор оборотов и два диода, катоды которых соединены в общую точку и. подключены ко входу блока управления, выход которого соединен с управляющим входом преобразователя 1.

Недостатком данного устройства является необходимость ручных операций при вводе электродвигателя в синхронизм. Таких

операций две. Необходимо установить обороты электродвигателя на 1-5°/о ниже синхронны.х. Нужно плавно увеличивать усиление поворотом движка переменного резистора до входа двигателя в синхронизм. Эти операции требуют определенного навыка от обсл)живаюнлего персонала и препятствуют широкому внедрению устройства в промыщленность.

Цель изобретения - повьинение технологичности эксплуатации устройства.

Ноставленная цель достигается тем, что

10 в устройство дополнительно введены преобразователи частот эталонного генератора и датчика оборотов электродвигателя в постоянные напряжения, транзистор, два резистора, конденсатор, третий диод и дифференциальный усилитель, входы которого соединены с выходами указанных преобразователей, причем регулятор оборотов выполнен в виде генератора, включенного между первым выходо.м дифференциального усилителя и анодом первого диода, коллектор

ЭО транзистора соединен с анодом второго диода и через один из резисторов с конденсатором коррект1ф кпцего звена, а база транзистора - через другой резистор, конденсатор и третий диод соединена со вторым входом дифференциального усилителя. На чертеже изображена принципиальная схема устройства. Эталонный генератор 1 подключен к первому входу частотно-фазового дискриминатора, состоящего из тиристора 2, транзистора 3, стабилитрона 4, конденсатора 5, резистора 6 и конденсатора 7. Выход частотно-фазового дискриминатора через полупроводниковый ключ, состоящий из транзисторов 8 и 9, управляемый импульсами частотного датчика 10, связан с зарядным конденсатором 11. Зарядный конденсатор 11 через резистор 12, конденсатор 13, резистор 14 и транзистор 15, диод 16 связан с входом блока 17 управления через диод 18, связанного с выходом интегратора 19 состоящего из операционного усилителя 20, конденсатора 21 и управляемого выпрямителя на тиристорах 22 и 23 и диодах 24 и 25, питающегося от сети переменного тока, выход которого подключен к якорю электродвигателя 26. Преобразователь 27 частоты в напряжение подключен к выходу эталонного генератора 1. Выход преобразователя 27 частоты в напряжелие подключен к первому входу дифференциального усилителя 28. На вход преобразователя 29 частоты в напряжение подан сигнал частотного датчика 10 оборотов, а выход преобразователя 29 соединен со вторым входом дифференциального усилителя 28. Один из выходов усилителя 28 через диод 30 соединен с конденсатором 31 и далее через резистор 32 с базой транзистора 15. Устройство работает следующим образом. Перед началом работы устанавливают частоту генератора 1, равной нужным оборо там электродвигателя 26, при этом импульсы генератора 1 поступают на управляющий электрод тиристора 2 и на вход преобразователя 27 частоты в напряжение. С выхода преобразователя 27 сигнал постоянного тока с напряжением, пропорциональным частоте генератора 1 поступает на первый вход дифференциального усилителя 28. Второй вход усилителя 28 связан с выходом преобразователя 29 частоты в напряжение, на вход которого подан сигнал датчика 10 оборотов. Так как на начальном этапе работы двигатель 26 неподвижен, потенциал первого входа усилителя 28 больше, чем потенциал второго входа и соответственно потенциал первого выхода равен кулю, а второго выхода максимален. Напряжение со второго выхода усилителя 28 через диод 30 заряжает конденсатор 31 и через резистор 32 открывает транзистор 15, так что сопротивление его участка эмиттер - коллектор становится минимальным. Вход иптегратора 19 связан с первым выходом дифференциального усилителя 28, на начальном этапе работы его потенциал равен нулю, и на выходе интегратора 19 напряжение возрастает по линейному закону со скоростью определяемой величиной коэффициента усиления операционного усилителя 20 и величиной емкости конденсатора 21. Через диод 18 сигнал с выхода интегратора 19 поступает на вход блока 17 управления, вызывая открывание тиристоров 22 и 23, что приводит к появлению напряжения на выходе управляемого BbinpHMnTCviH на тиристорах 22 и 23 и диодах 24 и 25, двигатель 26 начинает вращаться, и на выходе связанного) с ним частотного датчика 10 оборотов появляются импульсы, частота которых соответствует скорости вращения двигателя 26. С датчика 10 сигнал поступает на ключ, состоящий из транзисторов 8 и 9, и на вход преобразователя 29 частоты в напряжение, коэффициент которого выбран больщим, чем коэффициент преобразования преобразователя 27, так что напряжения на их выходах становятся равными тогда, когда обороты двигателя 26 меньше частоты эталонного генератора 1 (на 1-5%). При достижении двигателем 26 оборотов, на 1 - 5°/о меньших частоты генератора 1, напряжения на выходах преобразователей 27 и 29 становятся равными, соответственно становятся равными потенциалы первого и второго входов дифференциального усилителя 28, при этом потенциал его первого выхода увеличивается, а второго уменьшается. С первого выхода усилителя 28 сигнал поступает па вход интегратора 19, при этом напряжение па его выходе умепьщается таким образом, чтобы поддерживать обороты электродвигателя 26 па 1-5% меньше частоты генератора 1. Со второго выхода усилителя 28 сигнал через диод 30 поступает на конденсатор 31, при уменьшении потенциала на втором выходе усилителя 28 конденсатор 31 начинает разряжаться через резистор 32 и эмиттерный переход транзистора 15 со скоростью, определяемой величиной конден атора 31 и резистора 32, при этом сопротивление участка эмиттер-коллектор транзистора 15 возрастает, и в точке соединения коллектора транзистора 15 и резистора 14 возрастает максимальная амплитуда пилообразного напряжения с частотой, равной разности частот генератора 1 и датчика 10, которое формируется на зарядном конденсаторе 11. Величина этого напряжения в точке соединения коллектора транзистора 15 резистора 14 и анода диода 16 определяется параметрами делителя напряжения, образованного резисторами 12 и 14 и сопротивлением участка эмиттер - коллектор транзистора 15. Как только максимальная величина этого напряжения в точке присоединения анода диода 16 становится больше величины напряжения на выходе интегратора 19, оно начинает поступать на вход блока 17 управления, увеличивая общий уровень напряжения на нем, при этом обороты электродвигателя 26 увеличиваются до входа в синхронизм. После входа в синхронизм частоты сигналов на входах преобразователей 27 и 29 становятся равными, и напряжение на выходе преобразователя 29- становится больше, чем напряжение на выходе преобразователя 27 (коэффициент преобразования 29 больше, чем коэффициент преобразования 27), соответственно потенциал второго входа усилителя 28 становится больше, чем потенциал первого входа, при этом напряжение на первом выходе усилителя 28 максимально, а на втором выходе равно нулю. Таким образом, после вход,а в синхронизм на вход интегратора 19 с первого выхода усилителя 28 поступает максимальный сигнал и напряжение на его выходе становится равным нулю. Второй выход усилителя 28 связан с конденсатором 31 и после того, как напряжение на втором выходе усилителя 28 станет равным нулю, конденсатор 31 полностью разряжается через резистор 32 и эмиттерный переход транзистора 15. После разряда конденсатора 31 сопротивление перехода эмиттер - коллектор транзистора 15 становится максимальным и неизменным, а управляюш,ее напряжение, поступаюш,ее на блок 17 управления через диод 16, при регулировании оборотов двигателя 26 изменением частоты эталонного генератора 1 определяется разностью фаз импульсов датчика 10 и импульсов эталонного генератора 1.

Преимуш,еством предлагаемого устройства является исключение ручных операций и автоматический ввод в синхронизм, что упрощает обслуживание устройства и увеличивает надежность его работы. Формула изобретения

Устройство для синхронизации скорости вращения электродвигателя постоянного тока, содержащее генератор эталонной частоты, подключенный к первому входу частотно-фазового дискриминатора, второй вход крторого соединен с частотным датчиком ско рости вращения электродвигателя и преобразователь, подключенный к якорю электродвигателя, зарядный конденсатор через полупроводниковый ключ, связанный с выходом частотно-фазового дискриминатора, корректирующее звено, включающее в себя резистор и конденсатор, регулятор оборотов и два диода, катоды которых соединены в общую точку и подключены ко входу блока управления, выход которого соединен с управляющим входом преобразователя, отличающееся тем, что,

с целью повышения технологичности эксплуатации устройства, в него дополнительно введены преобразователи частот эталонного генератора и датчика оборотов электродвигателя в постоянные напряжения, транзистор, два резистора, конденсатор, третий диод и дифференциальный усилитель, входы которого соединены с выходами указанных преобразователей, приче.м регулятор оборотов выполнен в виде интегратора, включенного между первым выходом дифференциального усилителя и анодом первого диода, коллектор транзистора соединен с анодом второго диода и через один из резисторов с конденсатором корректирующего звена, а база транзистора - через другой резистор, конденсатор и третий диод соединена со вторым выходом дифференциального усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

35

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2595019, кл. Н 02 Р 5/06, 1978. -О +