Стабилизатор скорости вращения электродвигателя постоянного тока Советский патент 1981 года по МПК H02P5/06 

(5) СТАБИЛИЗАТОР СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

I

Изобретение относится к электро- , технике и может быть использовано в управляющих приборах, системах автобатики и телемеханики, в частности устройствах стабилизации скорости вращения электродвигателей постоянного тока при большом диапазоне изменения скоростей.

Известны устройства для стабилизации и регулирования скорости вращения электродвигателей постоянного тока, в которых в качестве информации о величине скорости вращения используется противо ЭДС двигателя, выделяемая при помощи тёхометрических мостов.

Такие стабилизаторы скорости вращения состоят из тахометрического моста, одно плечо которого образовано электродвигателем и резистором, другое плечо - источником опорного напряжения и двумя резисторами.

Измерительная диагональ моста соединена с усилителем разбаланса, связанным через усилитель мощности с питающей диагональю моста Г1 3.

Недостатком этих устройств является большая погрешность стабилизации скорости вращения, вызванная тем, что сопротивление перехода коллекторщетки является непостоянным, а сопротивление якоря изменяется как от изменения окружающей среды, так и от разогрева якоря. Оба эти сопротивления входят в одно из плеч тахометрического моста. Следовательно, сигнал по диагонали моста зависит не только от изменения скорости вращения двигателя, но и от изменения сопротивлений, которые приводят к разбалансу тахометрического моста и влияют на изменение скорости вращения двигателя.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является стабилизатор скорости вращения электродвигателй постоянного тока, содержащий тахометрический ;мост,. одно плечо которого образовано последовательНО соединенными резистором и якорной обмоткой электродвигателя постоянного тока, а второе плечо-последовательно соединенными резисторами, оди из которых выполнен переменным, и ис точником опорного напряжения, усилитель разбаланса, входы которого под.ключены к выходной диагонали тахомет рического моста, и усилитель мощности, выход которого связан со входной диагональю тахометрического моста 2J Недостатком известного устройства является большая погрешность в поддержании оборотов двигателя.вызванная, тем, что тахометрический мост дополнительно разбалансируется изменением переходного сопротивления коллектор-щетки, которое является не постоянным от времени и величины про ходящего тока, а также из-за разбаланса моста, вызванного разными условиями охлаждения якоря и переменно го резистора, а значит и разными их температурами, возникающего при изменении момента сил, снимаемого с электродвигателя. Цель изобретения - повышение точности стабилизации скорости вращения электродвигателя. Поставленная цель достигается тем что введен фазовый детектор, генератор переменного напряжения, выход которого подключен ко входной диагонали тахометрического моста и к одно му их входов фазового детектора, заграждающий и полосовой фильтры, входы которых соединены с выходом усили теля разбаланса моста, причем выход полосового фильтраподключен к друго му входу фазового детектора, выход которого электрически связан с переменным резистором второго плеча тахометрического моста, а выход загруж дающего фильтра подключен к усилител мощности. На чертеже приведена структурная схема стабилизатора скорости вращения электродвигателя постоянного ток Стабилизатор скорости вращения электродвигателя постоянного тока со держит техометрический мост, одно . плечо которого образовано якорем электродвигателя 1 и резистором 2, другое - источником 3 опорного напряжения и резисторами и 5. Выходная измерительная диагональ моста соединена с усилителем 6 разбаланса, который через заграждающий фильтр 7 и усилитель 8 мощности связан со второй питающей диагональю моста. Выход усилителя 6 разбаланса одновременно соединен через полосовой фильтр 9 с одним из выходов фазового детектора 10. Другой вход фазового детектора 10 связан с-генератором 11 переменного напряжения, подключенным также ко входной диагонали моста. Выход фазового детектора соединен t управляющим входом переменного резистора 4. Управляемый переменный резистор может быть выполнен, например, из фоторезистора и светодиода. Стабилизатор скорости вращения работает следующим образом. Тахометрический мост питается двумя напряжениями: переменным - от генератора 11 переменного напряжения и постоянным - от усилителя 8 мощности. Баланс тахометрического моста переменного тока возможен только при условии выполнения равенства: Ret , R4п «ЯК «5 где Rn, R, Rf, RO - сопротивления резисторов тахометрического моста и якоря электродвигателя соответственно. Баланс моста по постоянному току возможен при условии выполнения равенства (1)и при равенстве противоЭДС электродвигателя 1 напряжению опорного источника 3. В процессе работы сопротивление коллектор-щетки двигателя и сопротивление якоря меняются. Это приводит к разбалансу моста по переменному току. Вследствие разбаланса в измерительной диагонали тахометрического моста появляется переменное напряжение. Это переменное напряжение усиливается усилителем 6 разбаланса и через полосовой фильтр 9, настроенный на частоту генератора 11, поступает на один из входов фазового детектора 10. Фазовый детектор 10 преобразует переменный сигнал в постоянное напряжение, величина которого пропорциональна величине разбаланса активной составляющей сопротивлений техометрического моста, а знак напряжения указывает, в какую сторону произошел разбаланс. Постоянное напряжение поступает на управляющий вход переменного резистора , который под действием напряжения изменяет свое сопротивление так, чтобы минимизировать разбаланс моста, т.е. Сопротивление резистора k изменяется и несмотря на изменение сопротивле5

ния RO всегда выполняется равенство (1).

При сохранении равенства (1) баланс моста по постоянному току достигается только при условии равенства противоЭДС электродвигателя 1 напряжению опорного источника 3.

При изменении скорости вращения электродвигателя 1 изменяется величина противоЭДС. В диагонали тахометрического моста появляется постоянное напряжение, равное разности напряжений противоЭДС и источника опорного напряжения 3. Это напряжение одновременно с переменным напряжением, характеризующим разбаланс моста по переменному току, усиливается усилителем 6 разбаланса, однако переменное напряжение не пропускается заграждающим фильтром 7 и на вход усилителя 8 мощности поступает только напряжение, характеризующее разбаланс тахометрического моста по постоянному току. Усилитель 8 мощности изменяет напряжение питания моста, что изменяет ток, протекающий по якорю электродвигателя. Изменение тока якоря электродвигателя приводит к изменению его скорости вращения и соответственному изменению противоЭДС двигателя. Изменение противоЭДС восстанавливает баланс тахометрического моста по постоянному току, а следовательно, восстанавливается и скорость вращения двигателя.

Такое построение стабилизатора скорости вращения позволяет исключить дестабилизирующее влияние изменения сопротивления в цепи якоря, приводящее к разбалансу тахометрического моста и ухудшающее точность стабилизации скорости вращения двигателей.

Формула изобретения

Стабилизатор скорости вращения электродвигателя постоянного тока, содержащий тахометрический мост, одно плечо которого образовано последовательно соединенными резистором и якорной обмоткой электродвигателя постоянного тока, а второе плечо последовательно соединенными резисторами, один из которых выполнен переменным, и источником опорного напряжения, усилитель разбаланса, входы которого подключены к выходной диагонали тахометрического моста, усилитель мощности, выход которого связйн со входной диагональю тахометрического моста, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации скорости вращения, в него введен фазовый детектор, генератор переменного напряжения, выходом подключенный ко входной диагонали тахометрического моста и к одному из входов фазового детектора, полосовой и заграждающий фильтры, входы которых соединены с выходом усилителя разбаланса моста, причем выход полосового фильтра подключен к другому входу фазового детектора, выход которого электрически связан с переменным резистором второго плеча тахометрического моста, а выход заграждающего фильтра подключен к усилителю мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Патент США If 3560828, кл. 318-3 5, 1967.