Устройство для регулирования скорости вращения и момента асинхронного электродвигателя Советский патент 1982 года по МПК H02P7/42 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВ-АНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ И МОМЕНТА АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высокоточных следяших цифровых системах, в системах автоматического управления в электроприводе.

По основному авт. св. № 767928 известно 5 устройство для регулирования скорости вращения и момента асинхронного электродвигатели, которое содержит последовательно соединенные формирователь импульсов, входом подключенный к сети перемен- ,Q ного тока, синхронизирующий элемент, преобразователь с управляемой задержкой импульсов, узел задержки, триггер тактовой частоты, модулятор управляющего сигнала, усилитель постоянного тока, выход которого соединен с обмоткой статора электродвига- 15 теля, преобразователь код-временной интервал, вход которого соединен с блоком задания, а выход соединен с модулятором управляющего сигнала и с преобразователем с управляемой задержкой импульсов 1. jo

Недостатком известного устройства является ограниченная возможность применения и низкая надежность в связи с тем, что при ступенчатом увеличении уровня управляющего сигнала возникают большие

пусковые токи в цепи обмотки электродвигателя, что приводит к возрастанию потери энергии и нагреву обмоток. Торможение электродвигателя производится за счет момента сопротивления нагрузки, что приводит к увеличению времени на его остановку.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение надежности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для регулирования скорости вращения и момента асинхронного электродвигателя введен блок управления разгоном и торможением электродвигателя, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов и со вторым входом синхронизатора, второй вход соединен с блоком задания, а его выход - с входом преобразователя код-временной интервал.

Блок управления разгоном и торможением электродвигателя содержит распределитель импульсов, управляемый генератор импульсов, счетчик импульсов, компаратор, блок сравнения, регистр, две схемы И, синхронизирующий элемент, причем выход синхронизирующего элемента соединен с входом распределителя импульсов, первый выход которого соединен с одним входом первой схемы И, другой вход которой соединен с выходом счетчика импульсов и первым входом компаратора и блока сравнения, а выход является выходом блока управления разгоном и торможением электродвигателя, второй выход распределителя импульсов соединен с одним входом второй схемы И, другой вход которой соединен с одним выходом компаратора, а выход - со «счетным входом счетчика импульсов, третий выход распределителя импульсов соединен с входом «Запись регистра, выход которого соединен с вторым входом компаратора и блока сравнения, а управляющий вход является вторым входом блока управления разгоном и торможения электродвигателя, четвертый выход распределителя импульсов соединен с третьим входом блока сравнения, выход которого соединен с входом «Реверс счетчика импульсов и входом управляемого генератора импульсов, выход которого соединен с первым входом синхронизирующего элемента, а его второй вход является входом блока управления разгоном и торможением электродвигателя, другой выход компаратора соединен с четвертым входом блока сравнения. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема устройства для регулирования скорости вращения и момента асинхронного электродвигателя. Устройство для регулирования скорости вращения и момента асинхронного электродвигателя содержит последовательно соединенные формирователь I импульсов, вход которого подключен к сети 2 переменного тока, синхронизирующий элемент 3, преобразователь 4 с управляемой задержкой импульсов, узел 5 задержки, триггер 6 тактовой частоты, модулятор 7 управляющего сигнала, усилитель 8 постоянного тока, выходом подключенного к обмотке статора электродвигателя 9, преобразователь 10 код-временной, интервал, состоящий из генератора 11 импульсов, выходом, соединенный с одним входом счетчика-модулятора 12, выход которого соединен с входом триггерамодулятора 13, связанного дву.мя выходами с входами двух схем И 14 и 15, другие входы которых соединены с выходами управляемого счетчика 16 импульсов, соединенного другим выходом с триггеро.м 17, причем выход схемы И 14 соединен с вторым входом счетчика-модулятора 12, с другим входом преобразователя 4 с управляемой задержкой импульсов и узла 5 задержки, а выход схемы И 15 соединен с третьим входом счетчикамодулятора 12, выход триггера-модулятора 13 соединен с вторым входом модулятора 7 управляющего сигнала, третий вход которого соединен с выходом триггером 17, блок 18 управления разгоном и торможением состоящий из распределителя 19 импульсов, схем И 20 и 21, одни входы которых соединены с двумя выходами распределителя 19 импульсов, счетчика 20 импульсов, «счетный вход которого соединен с выходом схемы И 20, выход соединен с другим входом схемы И 21, первым входом компаратора 23 и блока 24 сравнения, синхронизирующего элемента 25, первый вход которого соединен через управляемый генератор- 26 импульсов с выходом блока 24 сравнения, второй вход подключен к второму входу синхронизатора 3 и к выходу генератора 11 импульсов, а выход синхронизирующего элемента 25 соединен с входом распределителя 19 импульсов, третий выход которого соединен с входом «Запись регистра 27, управляющий вход которого соединен с выходом блока 28 задания, а выход - с вторым входо.м компаратора 23 и блока 24 сравнения, третий вход которого соединен с четвертым выходо.м распределителя 19 импульсов, один выход компаратора 23 соединен с вторым входом схемы И 20, другой выход компаратора соединен с четверты.м входом блока 24 сравнения, выход схемы И 21 соединен с входо.м реверсного счетчика 16. Уст-ройство работает следующим образом. Управляющий сигнал от блока 28 задания поступает на вход регистра 27. Вся работа блока 18 управления разгоном и торможение.м задается распределителем 19 импульсов. Распределитель 19 импульсов предназначен для распределения во времени вычислительных операций за один цикл работы. Первый импульс с выхода распределителя 19 импульсов записывает исходное значеннр управляющего сигнала в регистр 27, второй импульс с выхода распределителя 19 импульсов разрещает блоку 24 сравнения сравнить по величине содержимое регистра 27 и счетчика 22 импульсов. В зависимости от того, какая из вышеуказанных величин больще, блок 24 сравнения определяет режим пря.мого или обратного счета счетчика 22 импульсов. Одновременно блок 24 сравнения запускает управляющий генератор 26 импульсов в режим «Разгон или «Торможение. Эти режимы зависят от величины кодов в регистре 27 Np и в счетчике импульсов 22 NC. Если , то управляющий генератор 26 работает в режиме «Разгон и частота импульсов на его выходе меняется по закону, который обеспечивает качественный переходный процесс, например экспоненциальный закон. Если Np N. то управляющий генератор 26 работает в режиме «Торможение. Импульсы с выхода управляемого генератора 26 импульсов, пройдя элемент 25 синхрон 1зации, который необходим для совмещения во времени импульсов генератора 11 импульсов преобразователя 10 кодвременной интервал, поступают на респределитель 19 импульсов. Третий импульс с выхода распределителя 19 импульсов, через первую схему И 20 (другой вход которой блокируется компаратором 23) в случае равенства содержимых регистра 27 и счетчика 22 импульсов поступает на «счетный вход счетчика 22 импульсов, который его подсчитывает. Четвертый импульс с выхода распределителя 19 импульсов переписывает содержимое из счетчика 22 импульсов в регистр через первую схему И 21, реверсивный счетчик 16 импульсов преобразователя 10 код-временной интервал. Далее этот цикл повторяется до тех пор, пока значения кодов в счетчике 22 импульсов и регистре 27 не сравняются Этот момент равенства фиксирует компаратор 23, который запрещает дальнейшее прохождение импульсов от распределителля 19 импульсов через первую схему И 20 на «счетный вход счетчика 22 импульсов. Далее сигнал, пройдя функциональные элементы преобразователя 10 код-временной интервал, преобразуется на выходе триггерамодулятора 13 в широтно-импульсную модуляцию прямоугольных импульсов, скважность которых меняется от нуля до единицы. Сигнал, снимаемый с выхода триггера-модулятора 13, пройдя модулятор 7 управляющего сигнала и усилитель 8 постоянного тока, представляет собой среднее значение напряжения управления, с помощью которого осуществляется амплитудное управление скоростьк) асинхронного электродвигателя. С другой стороны сигнал с выхода реверсивного счетчика 16 через схему И 14 преобразователя 10 код-временной сигнал поступает на вход преобразователя 4 с управляемой задержкой импульсов, на выходе которого формируется серия импульсов, которая задает частоту напряжения, подводимого к электродвигателю. Импульсы, полученные формирователем 1 при переходе через нуль синусоидального напряжения сети 2 переменного тока, пройдя синхронизирующий элемент 3, поступают на вход преобразователя 4 с управляемой задержкой импульсов. Управляемый узел 5 задержки предназначен для формирования нулевой паузы путем задержки серии импульсов, поступающими с выхода преобразователя 4. На выходе управляемого узла 5 задержки импульсов организуется серия импульсов необходимой частоты и нулевой паузы. Далее эти импульсы поступают через триггер 6 тактовой частоты на вход модулятора 7 управляющего сигнала, на выходе которого организуется сигнал заданной амплитуды, частоты и нулевой паузы в соответствии с величиной сигнала от блока 28 задания. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает разгон электродвигателя по заданному закону и торможение путем квантования управляющего сигнала по уровню и выдачи его в конечном итоге в виде унитарного кода, который подается на обмотку статора электродвигателя 9. Частота унитарного кода изменяется по экcпoнeнVиaльнoмy закону, который определяется управляемым генератором 26, чем достигаются высокие динамические показатели привода, ограничиваются пусковые токи, снижается нагрев обмотки электродвигателя. Формула изобретения 1.Устройство для регулирования скорости вращения и .момента асинхронного электродвигателя по авт. св. № 767928, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, в него введен блок управления разгоном и торможением электродвигателя, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с вторым входом синхронизатора, второй вход соединен с блоком задания, а его выход - с входом преобразователя код-временной интервал. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления разгоном и торможением электродвигателя содержит распределитель импульсов, управляемый генератор импульсов, счетчик импульсов, компаратор, блок сравнения, регистр, две схемы И, синхронизирующий элемент, причем выход синхронизирующего Эv eмeнтa соединен с входом распределителя импульсов, первый выход которого соединен с одним входо.м первой схемы И, другой вход которой соединен с выходом счетчика импульсов и первым входом компаратора и блока сравнения, а выход является выходом блока управления разгоном и торможением электродвигателя, второй выход распределителя импульсов соединен с одним входом второй схемы И, другой вход которой соединен с одним выходом компаратора, а выход - со «счетным входо.м счетчика импульсов, третий выход распределителя импульсов соединен с входом «Запись регистра, выход которого соединен с вторым входом компаратора и блока сравнения, а управляющий вход является вторым входом блока управления разгоном и торможения электродвигателя, четвертый выход распределителя импульсовсоединен с третьим входом блока сравнения, выход которого соединен с входом «Реверс счетчика импульсов и входом управляемого генератора импульсов, выход которого соединен с первым входом синхронизирующего элемента, а другой вход является первым входом блока управления разгоном и торможением электродвигателя, другой выход компаратора соединен с четвертым входом блока сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское .свидетельство СССР №- 767928, кл. Н 02 Р 7/42, 1978.