Стабилизатор скорости вращения электродвигателя постоянного тока

 

Союз Советскик

Социапнстическик

Республик

О П И С А Н И Е ()892631

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт, сеид-ву (22) Заявлено 27 ° 03 ° 78 (21) 2593858/24-07 (53)М. Кл.

Н 02 Р 5/06 с присоелинением заявки М

Ркударствкккы0 каиктет

СССР ао делам изобрвтенкй и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 23 ° 12 ° 81 Бюллетень М47

Дата опубликования описания 25.12.81 (53) УДК621.

° 316.718.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л.Л. Зейгман .и Б.A. Худяков

« (71) Заявитель

« (54) СТАБИЛИЗАТОР СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в управляющих приборах, системах автоМатики и телемеханики, s 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 тахометрических мостов.

13

Такие стабилизаторы скорости вра" щения состоят из тахометрического моста, одно плечо которого образовано электродвигателем и резистором, 20 другое плечо — источником опорного напряжения и двумя резисторами.

Измерительная диагональ моста соединена с усилителем разбаланса, свя2 занным через усилитель мощности с питающей диагональю моста Г1 1.

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 электро;двигателя постоянного тока, содержащий тахометрический мост,.одно плечо которого образовано последователь8926 го

50 но 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 под.ключены к выходной диагонали тахометрического моста, и усилитель мощности, выход которого связан со входной диагональю тахометрического моста(2 .

Недостатком известного устройства является большая погрешность в поддержании оборотов двигателя вызванl ная тем, что тахометрический мост

15 дополнительно разбалансируется изменением переходного сопротивления коллектор-щетки,. которое является не постоянным от времени и величины проходящего тока, а также из-за разбаланса моста, вызванного разными условиями охлаждения якоря и переменного резистора, а значит и разными их температурами, возникающего при изменении момента сил, снимаемого с л 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 диаго- . нали тахометрического моста и к одному их входов фазового детектора, заграждающий и полосовой фильтры, входы которых соединены с выходом усилителя раэбаланса моста, причем выход полосового фильтра подключен к другому входу фазового детектора, выход которого электрически связан с переменным резистором второго плеча тах метрического моста, а выход загруждающего фильтра подключен к усилителю мощиости..

На чертеже приведена структурная схема стабилизатора скорости вращения электродвигателя постоянного тока.

Стабилизатор скорости вращения электродвигателя постоянного тока содержит техометрический мост, одно плечо которого образовано якорем электродвигателя 1 и резистором 2, другое — источником 3 опорного напряжения и резисторами 4 и 5. Выходная измерительная диагональ моста 55 соединена с усилителем 6 разбаланса, который через заграждающий фильтр 7 и усилитель 8 мощности связан со

31

4 второй питающей диагональю моста.

Выход усилителя 6 разбаланса одновременно соединен через попосовой 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 C 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 ll переменного напряжения и постоянным — от усилителя 8 мощности. Баланс тахометрического моста переменного тока возможен только при условии выполнения равенства:

Е и (1)

R9„R5 где, К5, R>< — сопротивления резисторов тахометрического моста и якоря электродвигателя соответственно. Баланс моста по постоянному то-, ку 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 4, который под действием напряжения изменяет свое сопротивление так, чтобы минимизировать разбаланс моста, т.е. сопротивление резистора 4 изменяется и несмотря на изменение сопротивле892631 ния R всегда выполняется равенство (1) .

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

При изменении скорости вращения электродвигателя 1 изменяется величина противоЭДС. В диагонали тахомет- >0 рического моста появляется постоянное напряжение, равное разности напряжений противоЭДС и источника опорного напряжения 3. Это напряжение одновременно с переменным напряжением, ха- 15 рактеризующим разбаланс моста по переменному току, усиливается усилителем 6 разбаланса, однако переменное напряжение не пропускается заграждающим фильтром 7 и на вход усилите- 2о ля 8 мощности поступает только напряжение, характеризующее разбаланс тахометрического моста по постоянному току. Усилитель 8 мощности изменяет напряжение питания моста, что изменяет 2$ ток, протекающий по якорю электродвигателя. Изменение тока якоря электродвигателя приводит к изменению его скорости вращения и соответственному изменению противоЭДС двигателя. Из- зв менение противоЭДС восстанавливает баланс тахометрического моста по постоянному току, а следовательно, восстанавливается и скорость вращения двигателя. 35

Такое построение стабилизатора скорости вращения позволяет исключить дестабилизирующее влияние изменения сопротивления в цепи якоря, приводящее к разбалансу тахометрического 4 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 связан 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 экспертизб

1. Онацевич Н.А. Электродвигатели постоянного тока для магнитофонов, M., "Энергия", 1971, с. 33-34.

2. Патент СНА N 3560828, кл. 3!8-345, !967.

892631

Тираж 733 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушсквя наб., д. 4/5

Заказ 11276/81

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель A. Головченко

Редактор Н. Кончицкая Техред Ж. Кастелевич Корректор Л. Шеньо