Способ стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя Советский патент 1983 года по МПК H02P5/12 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в электрифицированном инструменте, бытовых электроприборах, приборах специального назначения.

Известен способ автоматической стабилизации скорости электродвигателя постоянного тока, который заключается в том, что регулирование происходит по отклонению частоты коллекторных пульсаций, подаваемых на вход частотного дискриминатора, что приводит к изменению управляющего сигнала на базе выходного транзистора, включенного в цепь якоря в качестве дополнительного регулируемого сопротивления 1 .

Недостатками такого способа регулирования являются болыйие потери мощности в выходном транзисторе и неприемлемость данного способа для двигателя последовательного возбуждения в режиме прерывистых токов.

Наиболее близким к изобретению является способ стабилизации скорости коллекторного двигателя, согласно которому измеряют ток двигателя, формируют напряжение обратной связи, пропорциональное току, суммируют напряжение обратной связи с заданным

напряжением, полученный результат сравнивают с опорным напряжением и в момент равенства csnnMapHoro и опорного напряжений подают питание на двигатель С2 .

Известное устройство не реагирует на ряд возмущений (например, отклонения напряжения источника питания или температуры нагрева обмоток двигате10ля) , так как не контролирует выходной координаты - частоты вращения электродвигателя, и обладает ыгавял запасом устойчивости, что существенно ограничивает точность стабилизации частоты

15 вращения и диапазон регулирования.

Цель изобретения - повышение точности стабилизации частоты вращения и расширение диапазона регулирования.

Указанная цель достигается тем,

20 что измеряют время спадания ЭДС самоиндукции электродвигателя до нуля, формируют постоянное напряжение и интегрируют его на интервале времени спадания ЭДС самоиндукции и результат

25 используют, в качестве напряжения об,ратной связи.

На чертеже приведена схема устройства, в котором реализован способ.

Устройство содержит электродвига30тель 1 постоянного тока последовав

тельного возбуждения, включенный в диагональ полууправляемого вентилБного моста (.усилителя мощности; 2 и зашунтированный обратным диодом 3 .и разрядным резистором 4, общая точка которых подключена к входу промажуточного усилителя 5,состоящего из операционного усилителя 6 и транзистора 7, причем выход промежуточного усилителя 5 является входом интегратора 8, состоящего из транзистора 9 и конденсатора 10, который подключен к входу коммутирующего устройства 11 выполняющего функции блока управлени усилителем 2 мощности, включающий конденсатор 12, на котором формирует ся заданное напряжение, транзистор 13, напряжение отпирания которого является опорным напряжением.

Способ реализуется в устройстве следующим образом.

В момент времени, когда заперты тиристоры усилителя 2 мощности электродвигатель 1 можно рассматривать отключенным от сети и, если при этом его цепь замкнута на разрядный резис тор 4, для образованного контура: электродвигатель 1 - диод - резистор 4 можно записать уравнение

))W--0, Ci) е -кфсйк :), Са;

где е(t) - ЭДС якоря электродвигателя;С - конструктивная постоянная

электродвигателя; К - коэффициент пропорциональности между током i(t) якоря .и магнитным потоком; R , R - сопротивления обмоток яко

ря и возбуждения; 51 - частота вращения вала

электродвигателя; L - индуктивность цепи электродвигателя. С большой точностью можно принять L const, поскольку ток i(t) якоря вызван действием ЭДС самоиндукции и составляет около 10-15% от Л По той же причине и Кф const.

Время tjj, при котором ток, определяемый уравнением (1), обращается в нуль, а следовательно, обращается в нуль и ЭДС самоиндукции, с большой степенью точности пропорционально току нагрузки и обратно пропорционал но частоте вращения двигателя. Интервал времени от.ТС доТС-}- U-t соответствует ширине импульса напряжения на резисторе 4, который усиливается промежуточным усилителем 5 и поступает на вход интегратора 8, определяя время интегрирования постоянного напряжения на нем. Выходное напряжение интегратора 8 используют в качестве обратной связи и суммируют с

Зсщанным напряжением, сформированным на конденсаторе 12 коммутирующего устройства 11. Это суммарное напряжение сравнивается с опорным напряжением, равным напряжению отпирания транзистора 13 коммутирующего устройства 11, и в момент равенства подается напряжение питания на электродвигатель 1.

В соответствии с этим, если возрастает нагрузка на валу двигателя и снижается его частота вращения, увеличивается время спадания ЭДС самоиндукции до нуля, что, в свою очеред вызывает увеличение ширины импульса напряжения в цепи обратной связи, в результате чего на конденсаторе 10возрастает пьедестал, прикладываемый к входу коммутирующего устройст ва 11, последний, вследствие этого, обеспечивает более раннее отпирание тиристоров усилителя 2 мощности, чем стабилизируется частота вращения электродвигателя 1.

Согласно этому способу время спадания ЭДС самоиндукции до нуля зави.сит от тока электродвигателя (прямо пропорционально и от ЭДС вращения, т.е. от частоты вращения (обратно пропорционально, так как ЭДС вращения можно представить эквивалентным сопротивлением /, что позволяет контролировать выходную координату, т.е. частоту вращения.

Данный способ за счет контроля частоты вращения, а не только тока двигателя, учитывает больше число возмущений, в том числе нагрев обмоток двигателя, изменение напряжения сети и т.д. Благодаря этому увеличивается точность стабилизации.и расширяется диапазон регулирования частоты вращения.

Формула изобретения

Способ стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя, при котором формируют напряжение обратной связи, суммируют напряжение обратной связи с заданным напряжением, полученный результат сравнивают с опорным напряжением и в момент равенства суммарного и опорного напряжений подают питание на двигатель , отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации, измеряют время спадания ЭДС самоиндукции до нуля, формируют постоянное напряжение и интегрируют его на интервале времени спадания ЭДС самоиндукции и результат используют в качестве напряжения обратной связи.

Источники информации, гфинятые во внимание при экспертизе

1. Современные линейные интегральные микросхемы и их применение .

Под ред. М.В.Гальперина. М., Энергия, 1980, с.154.

2. Авторское свидетельство СССР 545056, кл. Н 02 Р 5/12, 19,77.

.Сл с

е