Стабилизированный по скорости электропривод

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОЗРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресиублмн 964946

/ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04. 04. 80 (21) 2904459/24-07 (51)М. Кл.

Н 02 P 6/02

Н 02 К 29/02 с присоединением заявки яв

Ввуаврвтввнный квинтет

СССР вв авлвм нвобрвтвннй н втхрытнй (23) П рмормтетОпубликовано 07.10.82. Бюллетень М 37

Дата опубликования описания 07.10.82 (53) УДК621. 316. . 718. 5(088.8) (72) Авторы

Н. И. Подлевский, Э. P. Гейнц и В. В, Гаевский (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПО СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированном стабилизированном по скорости электроприводе, в состав которого входит бесконтактный электродвигатель постоянного тока.

Известен стабилизированный по скорости электропривод, включающий бесконтактный электродвигатель постоянного тока, выполненный на базе синхронной машины, датчик положения ротора, полупроводниковый коммутатор, импульсный датчик частоты вращения, логическое устройство измерения фазового рассогласовани я, входы кото" рого соединены с выходом импульсного датчика частоты вращения и выходом задающего генератора, а выход свя" зан с первым входом схемы И, второй вход которой подключен к выходу дат" 2î чика положения ротора, а выход - к полупроводниковому коммутатору t 1 ). :

Недостаток такого электропривода состоит в том, что вследствие редкой частоты поступления информации о по ложении ротора при низкой частоте вращения трудно обеспечить стабилизацию угловой скорости с высокой точностью °

Наиболее близким техническим решением к изобретению является стабилизированный по скорости электропривод, содержащий. основной и вспомогательный электродвигатели, каждый из которых снабжен системой управления и контуром регулирования, зада- ющий генератор, а каждый контур регулирования включает связанные между собой формирователь импульсов и измеритель фазового рассогласования, выходом подключенный к системе управленияя соответствующего электродвигателя, импульсный датчик частоты вращения, электродвигателя с дисковым модулятором, снабженным информационной дорожкой и считывающим элементом, подключенным .к входу формирователя импульсов, а задающий генератор под964946

3 ключен к второму входу измерителя фазового рассогласования контура регулироввф я вспомогательного элек. тродвигателя, первый вход которого дополнительно соединен с вторым входом измерителя фазового рассогласования контура регулирования основ ного электродвигателя (2):

Однако известное устройство не позволяет стабилизировать частоту %6 вращения основного электродвигателя ,в широком диапазойе, так как в известном устройстве частота вращения основного электродвигателя определяется только pBsHocTblo в количестве 15 меток импульсных датчиков частот вра-. щения основного и дополнительного электродвигателей, которая постоянна.

Цель изобретения — расширение ди- ув апазона стабилизации частот вращения основного двигателя.

Поставленная цель достигается тем

1 что в стабилизированный по скорости электропривод, содержащий основной и вспомогательный электродвигатели каждый из которых снабжен системой управления и контуром регулирования, задающий генератор, а каждый контур регулирования включает связанные

30 между собой формирователь импульсов и измеритель фазового рассогласования, выходом подключенный к системе управления соответствующего электродвигателя, импульсный датчик частоты вращения электродвигателя с дисковым модулятором, снабженным информационной дорожкой и считывающим . элементом, подключенным к входу формирователя импульсов, а задающий генератор подключен к второму входу измерителя фазового рассогласования контура регулирования вспомогательного электродвигателя, первый вход которого дополнительно соединен с вторым входом измерителя фазового рассогласования контура регулирования основного электродвигателя, введен управляемый делитель частоты с коэффициентом деления k=n, включен- 50 ный между формирователем импульсов и измерителем фазового рассогласования контура регулирования основного электродвигателя, а число меток информационной дорожки. импульсного ss датчика частоты вращения основного электродвигателя больше числа меток инфоомационкой дорожки импульсного датчика частоты вращения вспомогательного электродвигателя, причем минимальное значение коэффициента деления управляемого делителя определяется из условия n/Z ) 1/Z,где

n - целое число, Zg- число меток информационной дорожки импульсного датчика частоты вращения основного двигателя; Z - число меток информа"

1 ционной дорожки импульсного датчика частоты .вращения вспомогательного двигателя.

На фиг. 1 представлена блок-схема стабилизированного по скорости электропривода; на фиг, 2 - вид А на фиг,1.

Стабилизированный по скорости электропривод содержит .основной 1 и вспомогательный 2 электродвигатели, закрепленные соосно в станине 3. Основной и вспомогательный электродвигатели представляют собой бесконтакт ные электродвигатели постоянного тока.

Каждый электродвигатель снабжен со.ответствующими системой управления и контуром регулирования.

Система управления основного электродвигателя содержит последовательно соединенные между собой логическую схему 4 И и полупроводниковый коммутатор 5, подключенный к основному электродвигателю, на валу которого установлен датчик 6 положения ротора, связанный с одним входом логической схемы 4 системы управления.

Система управления вспомогательного электродвигателя содержит последовательно соединенные между собой логическую схему 7 И и полупроводниковый коммутатор 8, подключенный к вспомогательному. электродвигателю, на валу которого установлен датчик 9 положения ротора, подключенный к логической схеме 7 И системы управления. t

Кажаый электродвигатель снабжен контуром регулирования. Контур регулирования основного электродви гателя включает связанные между собой Формирователь 10 импульсов, управляемый делитель 11 частоты и измеритель 12 фазового рассогласования, выход которого подключен к системе управления (к другому входу. логической схе" мы 4 И )основного. электродвигателя.

Контур регулирования вспомогательного электродвигателя содержит связанные между собой формирователь 13 импульсов и измеритель 14 фазового

9 в этом случае определяется по выражению ю=60 (— —" )

ЪГ 7q 2< где f - частота задающего генератора, Гц.

В качестве бесконтактного импульсного датчика частоты вращения основного двигателя можно использовать любой другой датчик как оптико-механического, так и индукционного типов с числом меток, удовлетворяющим вышеуказанным условиям, Устройство работает следующим образом.

С задающего генератора 15 подаются импульсы на вход измерителя фазового рассогласования 14. На другой его вход подаются импульсы с формирователя 13 импульсов, частота которых пропорциональна угловой скорости вращения вала вспомогательного электродвигателя 2. Сигнал рассогласования по фазе между этими двумя частотными последовательностями импульсов подается на логическую схему

И 7, на другой вход которой подается сигнал с датчика 9 положения ро1 тора вспомогательного электродви" гателя 2. С выхода логической схемы

И 7 сигнал через полупроводниковый коммутатор 8 подается на электродвигатель 2, что обеспечивает, вращение вала вспомогательного электродвигателя синхронно с частотой задающего генератора 15.

Последовательность импульсов обратной связи вспомогательного электродвигателя 2 с выхода формировате ля 13 импульсов одновременно подается на вход измерителя 12 фазового рассогласования, являясь в-этом слу чае опорной частотой для основного электродвигателя. 1 На второй вход

:измерителя 12 фазового рассогласо: вания через формирователь 10 импульсов, управляемый делитель 11 частоты со считывающего элемента 20 импульсного датчика частоты вращения основного электродвигателя подает ся последовательность импульсов, образуемых модуляцией светового потока осветительного элемента 27, ин формационной дорожкой 18 дискового модулятора 16. Прохождение луча осветительного элемента 27 на модуля.тор 16 обеспечиваетоя неподвижным зеркалом 25 и подвижным зеркалом 21 жестко связанным с валом. основного электродвигателя. С модулятора 16

5 964 46 6 рассогласования, выхо „ подключенный к системе управления (другому входу логической. схемы 7 И) вспомогательно-. го электродвигателя. Второй вход измерителя 14 фазового рассогласования данного контура регулирования подключен к задающему генератору l5, а его первый вход дополнительно соединен с вторым входом измерителя 12 фазового. рассогласования контура ре- 16 гулирования основного электродвигателя. Каждый контур регулирования снабжен импульсным датчиком скорос- . ти.. Импульсные датчики скорости совмещены в одном узле, который может 15 быть выполнен, например в виде оптико-механической системы, снабженной дисковым модулятором 16, установлен ным на валу вспомогательного элек" тродвигателя 2 и снабженным двумя 30 информационными дорожками 17 и 18 (фиг.2) и двумя считывающими элементами 19 и 20, причем информационная дорожка 17 и считывающий элемент 19 соответствуют импульсному датчику И скорости контура регулирования вспомогательного электродвигателя, а информационная дорожка 1Ц и считывающий элемент 20 - импульсному датчику скорости контура регулирования основно- ©

ro электродвигателя. Причем в каждом, контуре регулирования считывающий элемент импульсного датчика скорости связан с входом формирователя импульсов этого же контура регулироВания.

На.валу основного электродвигателя 1 жестко закреплено подвижное зеркало 21, в полом валу дополнительного электродвигателя 2 установлен полый стержень 22, с одной стороны которого закреплена прозрачная обойма 23 с двумя. неподвижными зеркалами 24 и 25, а с другой - фотоприемник 26. На основании станины 3 закреплен осветительный элемент 27.

Число меток Z< информационной дорожки 18 импульсного датчика частоты вращения основного электродвигателя 1 больше числа меток Е„ инфор-. мационной дорожки l7 импульсного датчика частоты вращения вспомогательного электродвигателя 2 (2 Z„), а управляемый делитель 11 частоты выполнен с коэффициентом деления где и — целое число, минималь55 ное значение которого определяется из условия и i Z 1/Z <. Частота вращения f об. /мин ) основного двигателя

964946 промодулированный луч приходит на зеркало 24 оптически прозрачной сбой мы 23 и, отражаясь на фотоприемник 26, возбуждает на выходе считывающего элемента 20 импульсного дат- .5 чика частоты вращения основного элек»тродвигателя импульсы, частота следования которых пропорциональна сумме угловых скоростей дополнительного и основного электродвигателей. Так 1© как информационная дорожка 18 имеет число меток большее, чем информационная дорожка 17, то при неподвижном роторе основного электродвигателя 1 и при вращении ротора дополнительного электродвигателя 2 частота сигнала с импульсного датчика частоты вращения основного электродви,гателя .значительно больше частоты сигнала с импульсного датчика час-, © тоты вращения дополнительного элек" тродвигателя. Наименьшее значение ...д рффициента деления управляемого делителя 11 подбираются таким образом, чтобы обеспечить на выходе 25

-сигнал с частотой, несколько меньшей частоты сигнала, поступающего с форми-, рователя 13 импульсов. Из-за разности частот сигналов, поступающих на

:входы измерителя фазового рассогласо- З11 вания, и при выборе направления вра:щения основного электродвигателя, противоположного вращению вспомога.тельного электродвигателя, ротор основного электродвигателя разгоняется до скорости, при которой частота сигнала на выходе управляемого делителя 11 равна частоте сигнала на выходе Формирователя 13 импульсов.

При равенстве частот сигналов, поступающих на выходы измерителя 12 фазового рассогласования, основной электродвигатель 1 входит в режим фазового управления. Сигнал рассогла" сования по фазе с измерителя 12 фазового рассогласования через логическую схему и 4, на второй вход которой подается сигнал с датчика 6 положения ротора, через полупроводниковый коммутатор 5 подается на осЯО новной электродвигатель 1, тем самым обеспечивая его работу в режиме дискретно-фазовой стабилизации частоты вращения.

Согласно представленному выраже-. нию для расчета частоты вращения ос55 новного электродвигателя 1, при соответствующем выборе числа меток информационных.Дорожек 17 и 18 моду пятора 16 и указанной в описании выбора коэффициента деления управляемого делителя 11 частоты в электроприводе обеспечивается расширение дипазона стабилизируемых частот вращения основного электродвигателя более 1:1000. Так, используя задающий генератор с f>1= 1200 Гц, импульсные датчики частоты вращения основного и вспомогательного двигателей с числами меток 2„=25; Z =274 и изменяя а коэффициент делителя от К„„„„=11 до

К 53, можно получить диапазон ста= билизируемых частот вращения от

10,5 об/мин до 11047 об/мин. При этом любая желаемая частота вращения основного двигателя в данном диапазоне может быть получена дополнительным изменением в небольших пределах частоты задающего генератора.

Формула изобретения

Стабилизированный по скорости электропривод, содержащий основной и вспомогательный электродвигатели, каждый из которых снабжен системой управления и контуром регулирования, задающий генератор, каждый контур регулирования включает в себя связанные между собой формирователь импульсов и измеритель фазового рассогласования, выходом подключенный к системе управления соответствующего электродвигателя, импульсный датчик частоты вращения электродви гателя с дисковым модулятором, снабженным информационной дорожкой и счи" тывающим элементом, подключенным к входу формирователя импульсов, а задающий генератор подключен к второму входу измерителя фазового рассогласования контура регулирования вспомое-ательного электродвигателя, первый вход которого дополнительно соединен с .вторым входом измерителя

Фазового рассогласования контура регулирования основного электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона стабилизации частот вращения основного двигателя введен управляемый делитель частоты с коэффициентом деления kn, включенный между формирователем импульсов и измерителем фазового рассогласования контура регулирования основного электродвигателя, а часло меток информа9 964946 10 ционной дорожки импульсного датчика . ного датчика частоты вращения основчастоты вращения основного электро- ного двигателя; Z - число меток индвигателя выполнено больше числа ме-. Формационной дорожки импульсного да1 ток информационной дорожки имйульс- чика частоты вращения дополнительного датчика частоты вращения вспо- З ного двигателя. могательного электродвигателя, при- Источники информации, чем минимальное значение коэффициента принятые во внимание при экспертизе деления управляемого делителя опре- 1. Авторское свидетельство СССР деляется из условия и/Z<> 1/Z„, М 470042, кл. Н 02 К 29/02, 1972. где n - целое число; Е - число ме- О 2. Авторское свидетельство СССР ток информационной дорожки импульс- М 498700, кл. Н 02 Р 5/06, 1976.

/7

ВНИИПИ Заказ 7685/44 Тираж 721 Подписное филиал ППП - Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4