Стабилизатор скорости электродвигателя

 

БСЬсоктана1т

+ i Фнт4 о т ь2;и и4 ес%ффщ

Союз Советскйк -":=

Соцмалистическмк

Республик

<1>788081

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 0610,78 (21) ? 671555/18-24 (51)М. Кл.З с присоединением заявки № (23) Приоритет

G 05 0 13/00 т веударетееииия комитет

СССР яо делам изобретений я юткрытяй

Опубликовано 15.1280. Ьоллетеиь ¹ 46. (53) УДК 62-50 (088.8) Дата опубликования описания 15,1 2.80 (72) Авторы изобретения

В.Л.Горощенко, П. В. Кокорев и Ю.T. Кузьмичев (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть применено в различного рода лентопротяжных механизмах, а также в системах, требующих высокой точности стабилизации скорости с большой инерционной нагрузкой.

Известны стабилизаторы скорости электродвигателя, использующие в управлении фазовый детектор Метод управления основан на принципе сравнения задаваемой опорной частоты и частоты обратной связи, снимаемой с датчика скорости, установленного на валу электродвигателя, выделения 15 путем сравнения фазового рассогласования и формировании напряжения питания, пропорционального этому рассогласованию (1).

Однако данная система стабилизации не позволяет с достаточной точностью стабилизировать скорость в реальных условиях эксплуатации (при наличии возмущающий моментов). В 25 этом случае стабилизатор скорости имеет большую динамическую ошибку эа счет длительных переходных процессов (качание скорости вращения). Зона устончивой работы зависит от мощности30 двигателя, моментных характеристик двигателя и параметров нагрузки.

Известен метод упреждения частоты, заключающийся в том, что на фазовый детектор подается частота заведомо большая, чем опорная. При вхождении в зону регулирования происходит переключение на низшую, опорную частоту ой

Недостатком этого метода является тот факт, что фиксированная частота

fpq связана с конкретными возмущающими воздействиями на валу электродвигателя. При изменении воздействия на некотОрую величину, необходимо изменять f .

Наиболее близким к изобретению по техническому решению является стабилизатор оборотов двигателя, включающий в себя фазовый детектор, выполненный в виде реверсивного сдвигающего регистра, датчик скорости, установленный на валу двигателя, генератор опорной частоты, счетчики импульсов, элементы И и ключевые элементы (2).

Однако известная система стабилизации оборотов двигателя подвержена автоколебаниям в установившемся режиме. При сбросе нагрузки быстро вы788081 ходит из зоны захвата Фазового детек„ тора, т.е. из эоны регулирования, а также не обладает высокой устойчивостью в реальных условиях эксплуатации.

Цель изобретения — повышение точности стабилизатора, за счет чего 5 повышается точность стабилизации скорости вращения электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор скорости электродвигателя, содержащий установленный 1О на валу электродвигателя датчик скорости, подключенный выходом через первый счетчик импульсов к первому входу фазового детектора, генератор опорной частоты, подключенный через второй счетчик импульсов ко второму входу фазового детектора., элементы И и последовательно соединенные первый и второй ключевые элементы, соответствующие вход и выход которых подклю- О чены к первому выводу обмотки электродвигателя, введены последовательно соединенные третий счетчик импульсов, дешифратор и первый R-S-триггер, -а также элемент задержки, второй

R S-триггер и включенные параллельно 25 первому и второму ключевым элементам последовательно соединенные третий и четвертый ключевые элементы, соответствующие вход и выход которых подключены ко второму выводу обмотки Я электродвигателя, причем управляющие входы первого и четвертого ключевых элементов соединены с выходом фазового детектора, а управляющие входы второго и третьего ключевых элементов соединены с выходом второго R-S-триг-. гера, входы которого подключены к выходам соответствующих элементов И, первые входы которых соедичены с соответствующими выходами первого

R-S-триггера, а вторые входЫ - с выходом датчика скорости, с первым входом третьего счетчика импульсов и со входом элемента задержки, выход которого подключен ко второму входу первого R-S-триггера, второй вход третье-4$ го счетчика импульсов соедийен с выходом генератора опорной частоты.

На чертежа приведена принципиальная схема стабилизатора скорости электродвигателя. $8

Стабилизатор содержит генератор 1 опорной частоты, третий счетчик 2 им. пульсов, первый счетчик 3 импульсов, второй счетчик 4 импульсов, дешифратор 5., Фазовый детектор 6, элемент

7 задержки, первый R-5-триггер 8, элементы И 9 и 10, второй R-5-триггер

11, электродвигатель 12, датчик 13 скорости, первый ключевой элемент 14, третий ключевой элемент 15, второй ключевой элемент 16, четвертый ключе- 60 вой элемент 17.

Стабилизатор работает следующим образом.

На счетный вход второго счетчика

4 импульсов подается частота f q c ге- 65 нератора 1 опорной частоты, а на счет ный вход первого счетчика 3 импульсов - частота обратной связи f c датчика 13 скорости. Каждый импульс генератора 1 опорной частоты включает ключевые элементы 14 и 17 через фазовый детектор б, тем самым обеспечивая разгон электродвигателя 12, а каждый импульс с датчика 13 скорости выключает ключевые элементы 14 и 17 через фазовый детектор 6 и двигатель обесточивается. Фазовый детектор б выдели ет фазовый угол между частотой синхронизации f, полученный с выхода второго счетчика 4 импульсов, и частотой 1„с. Длительность включения ключевых элементов 14 и 17 соответствует веЛичине фазового угла. Дешифратором 5 задается опорное число, определяющее стабилизируемую скорость

c периодом вращения Тос ст. На элементах 2, 5, 7, 8, 9, 10 и 11 собран частотно-импульсный корректор ЧИК ), который производит сравнение периода частоты обратной связи Т с= 1/f zc опорным числом, задаваемым дешифратором 5, в интервал времени, когда ключевые элементы 14 и 17 отключены.

Управляющие входы ключевых элементов

15 и 16 соединены с выходом второго

R-S-триггера, т.е. с выходом частотно-импульсного корректора, и своим включением. обеспечивают торможение .электродвигателя 12. В предлагаемом устройстве возможно включение ключевых элементов 14, 17 или 15, 16.. Одновременное включение исключается.

Частотой f в третьем счетчике 2 импульсов производится обсчет каждого периода частоты обратной связи

Частота „„ = . И, где Н вЂ” коэффициент пересчета второго счетчика 4 импульсов. Канал с дешифратором 5 и третьим счетчиком 2 импульсов позволяет иметь информацию о величине каждого текущего периода обратной связи Т . Отклонение скорости выше или ниже стабилизируемой приводит соответственно к меньшему и большему изменению текущего периода Т относительно Т . Об изменении текущего периода То относительно Т говорит состояние выходов первого й-5триггера 8. Элемент 7 задержки предназ начен для исключения переключения триггера 8 на время прохождения импульса с датчика 13 скорости через элементы И 9 и 10. Обновление информации об изменении текущего периода

Тсс в промежуток времени, когда клюweave элементы 14 и 17 разомкнуты, производится чаще в М раз, чем обновление информации о периоде Тос посредством Фазового детектора 6. Это обусловлено тем, что частота синхронизации Гс в Ы раз ниже частоты

Через элементы И 9 и 10 и второй

R-S-триггер 11 происходит коммутация ключевых элементов 15 и 16, частота переключения которых в М раз выше

788081 частоты переключения ключевых элементов 14 и 17. Число срабатываний ключевых элементов 15 и 16 за период

T>*-- K/f, где К - коэффициент пересчета первого счетчика 3 импульсов, обусловлено неличиной перерегулирования в переходном процессе при пуске и сбросе нагрузки. Чем больше перерегулирование, тем с большей частотой .переключаются ключевые элементы

15 и 16, а это приводит к увеличению среднего значения напряжения противовключения, т.е. двигатель тормозится с большей жесткостью. Частотноимпульсный корректор реагирует на скорость изменения фазового угла и осуществляет демпфирование скорости электродвигателя 12 по знаку производной изменения фазового угла. Это приводит к уменьшению амплитуды asтоколебаний и сокращению. времени переходного процесса.

Использование предлагаемого стабилизатора скорости электродвигателя обеспечивает по сравнению с существующими устройствами повышенную стабильность и устойчивость работы, измеряет отклонение скорости от стабилизируемой независимо от величины фазового угла и может реагировать торможением на уменьшение фазового угла. Кроме того, в предлагаемом устройстве эффективность торможения не зависит от числа оборотов электродвигателя, так как торможение осуществляется противовключением, Формула изобретения

Стабилизатор скорости электродвигателя, содержащий установленный на валу электродвигателя датчик скорости, подключенный выходом через первый счетчик импульсов к первому входу фазового детектора, генерато,. опорной частоты, подключенный чере; второй счетчик импульсов ко второму входу фазового детектора, элементы

М и последовательно соединенные пер ный и второй ключевые элементы, соотнетствующие вход и выход которых подключены к перному выводу обмотки электродвигателя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыаения точности стабилизации, он со1© держит последовательно соединенные третий счетчик импульсов, дешифратор и первый R-S-триггер, а также элемент задержки, второй R-5-триггер и включенные параллельно пйрному и второму ключевым элементам последовательно соединенные третий и четвертый ключевые элементы, соответствующие вход и выход которых подключень ко второму выводу обмотки электродвир гателя, причем управляющие входы первого и четвертого ключевых элементов

-соединены с выходом фазового детектора, а управляющие входы второго и третьего ключевых элементов соединены с выходом второго R-S-триггера, входи .которого подключены к выходам соответствующих элементов И, первые входы которых соединены с соответствующими выходаьы первого R-5-триггера, а вторые входы — с выходом датчика скорос30 ти, с первым входом третьего счетчика импульсов и со входом элемента задержки, выход которого подключен ко второму входу первого R-S-триггера, второй вход третьего счетчика импульсов

3S соединен с ныходом генератора опорной частоты.

Источники информации, принятые но внимание при экспертизе

1 ° Патент Великобритании 91492063, кл. G 05 0 13/62, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

9531138, кл. G 05 0 13/00, 1974 (прототип).

788081

Составитель Л.Целлагова

Техред 1 .Маточка Корректор С.Шекмар

Редактор И.йанкина

Филиал ППП "Патент", r. Уигород, ул. Проектная, 4

Закаэ 8350/55 тираж 956 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, М-35, Раушская наб., д.,4/5