Электропривод

Электропривод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования скорости электродвигателя . Целью изобретения является повышение надежности. В устройстве цепь обратной связи выполнена в виде двух каналов, подключенных соответственно к обмотке возбутвдения 1.2 и к обмотке якоря 1.1. Один вход суммирующего интегратора 6 соедине) с каналами обратной связи, другой - с общим вьшодом источника цитания 4 и цепи обратной связи. В данном устройстве обеспечивается возможность одновременного съема напряжений обратной связи в каждом полупериоде, что ведет к снижению погрешности при регулировании. 3 3.п. ф-лы, 5 ил. (Л Ц)и2.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„Я0„„1 0723 (51) 4 Н 02 Р 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3971653/24-07 (22) 25.09.85 . (46) 15.08.87. Бюл.1%, 30 (72) В.В.Плотников, В.В.Акимов, Л.А.Горник, И,В.Кронин и Л.Н,Шурик (53) 621.316,718.5(088.8) (56) Патент США 11 3165688, кл, 318246, 1965.

Авторское свидетельство СССР

9 1051677, кл. Н 02 P 5/00, 1983. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования скорости электродвигателя. Целью изобретения является повьппение надежности. В устройстве цепь обратной связи выполнена в виде двух каналов, подключенных соответственно к обмотке возбуждения 1.2 и к обмотке якоря 1.1. Один вход суммирующего интегратора 6 соединен с каналами обратной связи, другой — с общим выводом источника питания 4 и цепи обратной связи. В данном устройстве обеспечивается возможность одновремснного съема напряжений обратной связи в каждом полупериоде, что ведет к снижению погрешности при регулировании.

3 э.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение отц<«сцтс )1 к эпектромеханике, а именно к ко.).:1екторному эпектроцрцводу с регулируемой скоростью, и может быть использовано в ручных машинах.

Цель изобретения — повьппение надежности.

На фиг.1-5 изображеHbf схемы электропривода, варианты.

Эпектропривод по фиг. 1 содержит коплекторнь<11 двигатель 1, Включенный последовательно с управляемым вентилем 2, бпок упраг<лецця 3, выходом соедцнецньп1 с упрацпяющцм электродом управляемого вентиля 2, задатчик, источник 4 питания и цепь 5 обратной

307?3

2 двигателем и кацапами 5 oAp;\ 11 11 cвязц, цри этом общий г<ывоп источника 4 питания соединен с общей точкой обмотки 1.1 якоря и обмотки 1.2 возбуж.) дения.

В эпектропривод по фиг.5 суммирующий интегратор 6 Выполнен в виде конденсатора 15, двух токовых повторителей 16 и 17 и трех токовых зеркал (транзисторы 18 и 19, 20 и 21, 22 и

23), при этом входы и выходы первых и вторых токовых повторителей 16 и

17 и токовых зеркал 18, 19 и 20, 21 соответственно попарно объединены, их входы соединены соответственно через переменный резистор 7 и непосредсвязи < <)е;<цнец f!J li) с лвигателсм и

Вход<и< <):3<)ка управ.<с<пил, а также суммирук)1)<3111 интегратор 6, Цепь обратной сцяз) Выпогшеца В виде двух каналов попсжитспьц<«й и отрицательной обратной сf)Efзц, 1одкпючецных соотвс)тственцо к обмотке 1.? Возбуждения и обмотке 1.1 якоря двигателя. Один вход суммцрующс ro интегратора 6 соединен с каналами обратной связи, вгороц с общим Выводом источника 4 питания и цепи обратной с))язи, а задатчцк

E3»I!Eo 1Ie!I В лиде переменного резистора 7, посгс донате lf цо Вкцюченцо

< о< I <)ff f. 1! двух пц..доц 8 и 9, поспе- . доват< и» 1<»1 f,1--цоцсс<ярцо EIKJIIO I< Iffflfi.

1!<. жду в.-:,)д 3".1 < ммцр, <)щего инте< ратора

< 3 и к 111111.г11< - с)ОР:<гной сВЯзи, цРи

iТОМ О ;I!If "1 )3blffnJ !Ir го)1Ц1Ц<а .< П1<тапив соед 1ц-и с с т --b)< ))иродом с бмоткц

1 . <3<) 3 f у)1<д< . ния .

Ь "..Ir 1. Гf«) и, )ццi. д по фиг .) ЦОполци тел< но ВВ< 1<:ц фццьтру)пщий к<«цдснсатор

10, а суммиру)<))ц3111 интегратор 6 выполнен сс <.хемой 1! оцр< деления знака (тР".Í. 1!r тОР);. «Гнтс) РЦРУЮЩЦМ КОЦДСНсатором 1", соедицсцным с входом схемь1 11 определения знака и с общим выводом источника питания, г)ри этом переменшсй резистор «,.датчика включен между анодом и 1<.-<тодом диодов 8 ц 9, а ползун переменного резистора

7 з адат )цка соединен с входом схемы

11 определения знака суммирующего интегратора 6 и через фильтрующий конденсатор 10 с общим выводом источника

4 питания.

Электропривод по фиг.4 дополнен двумя диодами 13 и 14, послед<7вательцо и разнополярно включенными vemfv теля

П 1 = Е+ о ° напряжение 31ротивоЗДС; общее сопротивление двигателя (Ro=Rg+R ); сопротивление обмотки якоря; сопротивление обмотки возбуждения; ток двигателя, Е=cI, коэффициент пропорциональногде Е

R

К

I где с сти; а) — частота вращения, следовательно: U =<. I IR<, Uf

--+R

<)1 о то с(д=-- + R или Ю= — — — т.е, скоz o с ственно с каналами отрицательной и положите.пьной nDpBTEfoff связи, а вы2<1 ходы объединены ц соединены с одной

< бкпадкой конденсатора 15 соответственно непосредственно и через третье токовое зеркало 22,23. Общий вывод источника 4 питания соединен с общей

26 точкой соединения обмотки 1.2 возбуждения и катода управляемого вентиля

2. Вторая обкладка конденсатора 15 и общие точки первьгх и вторых токовых ц< Вторителей 16,17 и токовых зеркал

18,19 и 20,21 соединены между собой и < )тим общим выводом, а общая точка третьего токового зерка,па 22,23 соединена с выходом источника 4 питания.

0 ема управления содсржит фазосдвцгающий конденсатор 24 и пусковой

36 резистор 25.

Эпектропрцвод по фиг.1 работает следующим образом.

Ползун переменного резистора 7

40 устанавливают в положение, определяющее необходимую скорость двигателя.

Поскольку напряжение )))<тания двига—

1330723

10 ния постоянства скорости должно соблюдаться условие: Uy =(сuHRq)I=O или

Ug-k I=O.

Умножая обе части равенства на получают

k< -kk I=O или при kI=Uq

kr Uv LzUg=0 (2)

При этом коэффициент 1 имеет раэ25 мерность сопротивления. Установка ползуна переменного резистора 7 соответствует выбору величин коэффициентов 1 и 1 для эффективных значений напряжения U и Uz в каналах положительной и отрицательной обратной связи, пропорциональных напряжению питания и току двигателя (Ug и Uz=I R> ).

Эти коэффифиенты определяются соотношением сопротивлений в каналах поло- 35 жительной и отрицательной обратной связи.

Условие (2) выполняет суммирующий интегратор 6, который имеет на выходе алгебраическую сумму напряжений об- 4О ратной связи с учетом ее знака. Устройство управления изменяет фазу открытия вентиля 2, изменяя скорость электродвигателя в зависимости от изменений нагрузки. 45 рость л»и атепя однозначно зависит от отн«щения напряжения питания к току двигателя.

При этом, задавая с помощью переменного резистора 7 определенное соотношение напряжений, снимаемых с двигателя и пропорциональных напряжению питания и току, можно задавать необходимую скорость двигателя °

Стабилизация скорости, заданной уставкой переменного резистора 7, обеспечивается в предлагаемом электроприводе следующим образом.

Uy

Так как --=с<а-К то для обеспечео

В начальный момент, когда в цепи обратной связи нет напряжений, фазосдвигающий конденсатор 24 заряжается через пусковой резистор 25, величина 50 которого подобрана из условия запуска двигателя на минимальных оборотах без нагрузки.

Электропривод, показанный на

55 фиг.2, работает аналогично, но съем напряжений Uq и U,z осуществляется в разные полупериоды, а питание осуществляется от сети беэ выпрямителя.

Электропривод, показанный на фиг. 3, 1:аботает следующим образом.

При включении напряжения питания (транзистор 11 заперт, так как конденсатор 1О полностью разряжен) интегрирующий конденсатор 12 начинает заряжаться через резистор, при этом растет угол отпирания вентиля 2, благодаря чему обеспечивается плавный запуск двигателя. После запуска двигателя появляются напряжения в цепях положительной и отрицательной обратной связи. При этом в положительньп полупериод сетевогс: напряжения, конденсатор 10 заряжается током со энан fl ком + по цепи отрицательной обратной связи через резистор, диод и переменный резистор 7. В отрицательный полупериод этот конденсатор заряжается током со знаком - по цепи положительной обратной связи через резистор, диод и переменный резистор 7.

По прошествии нескольких периодов на конденсаторе 10 устанавливается усредненное значение напряжения, пропорциональное разности зарядных токов. При отсутствии напряжений обратной связи конденсатор постепенно разряжается через цепи отрицательной и положительн и обратной связи и через переход база — эмиттер транзистора

11. При этом, если на конденсаторе присутствует напряжение со знаком транзистор 11 заперт, а напряжение на интегрирующем конденсаторе 12 растет, вследствие чего увеличивается угол открытия вентиля 2 и, следовательно, скорость двигателя ° После достижения скорости вращения, соответствующей уставке переменного резистора 7, в соответствии с условием (2) на конденсаторе 10 устанавливается нулевое напряжение. При дальнейшем незначительном увеличении угла открытия управляемого вентиля 2 и скорости двигателя среднее значение тока на выходе цепи отрицательной обратной связи превышает среднее значение тока на выходе цепи положительной обратной связи, а напряжение на конденсаторе 10 изменяет знак с "-" на "+".

При этом срабатывает устройство определения знака — открывается транзистор !1, вследствие чего напряжение на интегрирующем конденсаторе 12 уменьшается, уменьшается угол отпирания управляемого вентиля и скорость вращения двигателя. При этом скорость 133072 3 вращения IlEIèã÷òåffÿ устанавливается близкой к рассчетной в соответствии и с уставкой переменного резистора 7 и условием (2). При изменении нагрузки на двигатель, например при ее увеличении, скорость двигателя В первый момент времени уменьшается, а ток в цепи Возрастает — возрастают напряжение и ток в цепи положительной обр.тной связи, усредненное напряжение на 1О конденсаторе 10 устанавливается со знаком "-" — транэисгор 11 закрывается, напряжение на интегрирующем конденсаторе 12 возрастает — увеличивается угол открытия симистора и двига- 15 тель получает дополнительную мощи сгь, необходимую лля восстановления aданной скорости вращения,.

В соответствии с условием (-) в устройстве управления устанавливается 20 новая рабочая точка, обеспечивающая заданну1» скорость вращения двигателя при увеличенной нагрузке. При уменьшении нагрузки процесс стабилизации скорости происходит аналогичным абра- 25 зс1м: уменьшается ток в цепи двигателя — на конденсаторе 10 установится наг1ряженг1е со знаком +, открывается грана истор 11 — уменьшается угол отл1 р н1 я управляемого вентиля 2 и мош- 30 ность, подводимая к двигателю. Таким обрс1эом, при .сгюбых изменениях нагрузк 1 ск1рое г; враг;е11ия двигателя подЛ С. Ож11".;1(. ТЕ Я 11ОС Т; THHOII В COOTRQТC Т131111

35 ре э;1е р: 7.

Зг.ектроп1111во, f, показанный на фиг.->, работает аналогичнo электроприводу, и ока1-,ннсму ла фиг. 2, но съ м напряжений t, -f U, Осущестн.1яется в каждый 10 по.1л г ер1;Ол, Однс и-1емеHHo) а питание переменным током без выпрямления, Электр.IHEIèffo:;, показанный на фиг . 5, работает е ле.1уюшим образом.

Пр;1 . :.1н с HIIH кoH;ICHcaтор 15 начи- р5

HfIez эар1жат1,ся через резистор и напряжение с конденсатора 15 поступает на схему управления. При этом начинается открытие управля =мого вентиля 2 и двпI.а;с.ль нач11нас т вращаться, а со 50 щеток двигателя снимаются напряжения обратной связи, соответствующие току и напряжению двигателя, которые поступают в ссотношении, определяемом уставкой переменного резистора 7 на 55 объединс н11ые входы токовых повторителей 16 и 17 и первого и второго токовых эерка,л id,19 и 20,21. На ооъединенHbDI выходах тих токовых зеркал

И ТОКОВЫХ П О В Т О Р и Т Е Л 11 f 1: H 111 1 Т Оки, равные по Величине Входным и с одинаковыми знаками. !1апряжение, соответствующее току двигателя, инвертируется третьим токовым зеркалом

22,23, и модули токов вычитаются, а их разность с соответствующим знаком заряжает интегрирующий конденсатор

15, вследствие чего на вход схемы управления поступает интегральный сигнал рассогласования между фактической скоростью двигателя и уставкой переменного резистора 7. При этом изменяется угол открытия управляемого вентиля 2 в зависимости от величины и знака си".íàëà рассогласования, пока скорость двигателя не становится равной скорости, соответствующей уставке переменного резистора 7 с учетом некоторой погрешности, внолимой зарядкой конденсатора 15 чеpE з рез11стор.

Теоретически в этом случае разность токов равна нулю, а напряжение на конденсаторе 15 соответствует необходимому углу открытия управляемого нс..итиля 2.

При приложении к двигателю нагрузки увеличивается напряжение обратной связи, пропорциональное току двигателя (вследствие роста последнего). ре1улbтaтe разность между токами и» выходах второго и трсIE,Lãо токовых

1еркал 20,21,22,23 становится отличной OT нуля, налряже гие на конде:1сатопе 15 увеличиваетс«, 1то нви11одит к увеличению угла открыт11я управляемого вентиля и увеличению скорости двигателя. Процесс продолжается до тех пор, пока напряжение на конденсаторе 15 не становится coGгветствуюшим новому значению нагрузки, а разность токов — нулю.

Двигатель, имеющий индуктивность, все1да дифференцирует сигналы обратной связи, вс бедствие чего необходимо интегрировать сигналы в цепях обратной связи с помощью конденсаторов и резисторов для формирования необходимых неискаженных сигналов. Благодаря тому, что выходы токовых зеркал 18, 19 и 20,21 соединены с выходами токовых повторителей 16 и 17, во-первых, получают сигналы в неискаженной форме на этих выходах, а во-вторьгх, обеспечивается возможность одновременного съема напряжений обратной связи в каждом полупериоде, что по1330723

13ЬШ<, i < Т « ", 1< "IOC TOBPPНОСТИ Ct< ГH I

Ф о р м у л а и з о 6 р е т е н и я

1. Электропривод, содержащий коллекторный двигатель, включенный последовательно с управляемым вентилем, блок управления, выходом соеди<3енный с управляющим электродом управляемого вентиля, задатчик, источник. питания и цепь обратной связи, соединенную с двигателем и ьходом блока управления, отличающийся тем, что, с целью по<3ьпчения надежности, в него введен суммирующий интегратор, цепь обратной связи выполнена в в<<де двух каналов положительной и отрицательной обратной связи, подключенных соответственно к обмотке возбуждения и якорю двигателя, при этом один вход суммирую1цего интегратора соединен с каналами обратной связи, другой — с общим выводом источника питания и цепи обратной связи, а задатчик выполнен в виде переменного резис.то . ра, последовательно включенного в канал обратной связи.

2. Электропривод по п.1, о т л H ч а ю шийся тем, что в него введены два диода, последовательно и разнополярно включенные между входом суммирующего интегратора и каналами обратной связи, при этом общий вывод источника питания соединен с сетевым выводом обмотки возбуждения.

3. Электропривод по П.2, о т л и з ю шийся тем, что в него вве,;lptI фильтрую111

СОЕЛИНЕН ВХОДОМ СХЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ нака суммирую<<1его 11.<тегратора и че1г, рс фильтруюг1И11 конденс атор — c. общим

Вь?Волом истОчник пllт:-<ния

4. Электрс г<р <нод по и. 1, о т л и ч;t ю шийся т< и, что сум.<ирующий пнтеграто1, выполнен п виде конденса2П то,<а,,<<в х 1 оков повт<<ри rpJIeit тре:. токовых зеркал, при этом входы и выходы первых и вторых токовых повторите."tptf tf токовых зеркал соответственно попарно объ1динены их входы

2„ соевинены соответственно через переменный резистор за,-<атчика и непосредственно с каначами отриц11тельной и почожизельной обратной связи, а выхо Ibl oáъединены и соединены с одной

ООКЛадКОй КОНдЕНСатора Сз; Т.ЗЕт" ВЕНН<; .<епосредственно и через -,ttетье токов< е зсркало, общий «ывод источника пит 3 ния соеди11е" с 06rte

: ин ния об.ктк<1 возб;"3<дени<1 и катод управ;<немого вен-.иля, вторс и Обкла<.—

<.< кой конденсатора и общими то .ками первых и вторых токовых повторителей токовых зеркал, а общая точка третьего токового зеркала соединена с

40 выходом источника питания.

i ззопз рие

1330723

Составитель Ю.Воробьев

Техред И.Верес Корректор А.Обручар

Редактор Л,Пчолинская

Заказ 3590/55 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. 11росктная, 4