Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя постоянного тока

Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1

ИЗОБРЕТЕНИЯ

I1 I) 547024

СОЮЗ 0044TcKNX.

Сециалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Донолн1ггельное Ii .Iè 1, сш1д-ву (22) Заявлено 02.01.74 (21) 1981831:07 (51) М. Кл. - Н 02Р 5/16 с присоединением заявки М

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Онубликова1го 15.02.77. Бюллетень М 6

Дата опубликования описаш1я 15.03.77 (53) УДК 621.313.2 (088.8) (72) Авторы изобретения И. В. Булин-Соколов, В. М. Кондрашов, 10. А. Ильин и В. Г. Шеминов (») Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ЧАСТОТЪ|

ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯ Н НОГО ТОКА

Изобретение может найти применение в приборах для поддержания стабильного движения носителя какой-либо информации.

Известно устройство для стаоилизации частоты вращения, состоящее из генератора с индукционной ооратнои связью, имеющего дополнительную и выходную обмотки, силового транзистора, электродвигателя с обмоткойдатчиком (1).

11ри подключении устройства к источнику питания запускается генератор и с его выходной обмотки на базу силового транзистора подается импульсное напряжение. Силовой транзистор начинает работать в импульсном режиме и на электродвигатель подается импульсное напряжение, в результате чего он начинает вращаться, При этом в обмотке-датчике наводится ЭДС, пропорциональная частоте вращения электродвигателя.

11ри превышении частоты вращения с обмотки-датчика поступает сигнал на дополнительную обмотку генератора, в результате чего напряжение выходной обмотки закрывает силовой транзистор и тем самым уменьшается частота вращения электродвигателя. При уменьшении 1астоты Вращения ниже нОмииальной напряжение обмотки-датчика воздействует на дополнительную обмотку генератора, в результате чего напряжение выходной обмотки uTlpbILIael силовой транзистор и увеlIIчивается частота вращения электродвигателя.

Ь, недостаткам этого устройства следует отнести импульсный режим работы, что ограни5 чивает его применение из-за наличия помех в приоорах записи и воспроизведения информации. b,роме того, в период пуска на электродвигатель подается импульсное напряжение, среднее значение которого меньше значения

10 напряжения питания. Этим ограничивается пусковой момент.

Прототипом предлагаемого устройства является устройство 12), состоящее из частотнофазового дискриминатора (ЧФД) и трехкас15 кадного усилителя мощности (УМ) с составным транзистором в выходном каскаде. Нагрузкой усилителя мощности является электродвигатель (ЭД) постоянного тока, вал которого жестко связан с осью вращения тахогене20 ратора переменного тока. 11еременное напряжение тахогенератора подается на вход ЧФД, выходное напряжение которого поступает на вход УМ. В коллектор силового транзистора

УМ включена обмотка якоря ЭД.

25 При подключении этого устройства к источнику питания силовой транзистор открывается и ЭД начинает разгоняться, При выходе на номинальную частоту вращения уровень сигнала ЧФД обеспечивает нормальную работу

30 УМ и на якоре ЭД поддерживается необходи547024

60 б5 мая величина напряжения, При воздействии возмущающих факторов изменяется частота вращения тахогенератора, и напряжение с выхода ЧФД так воздействует на УМ, что силовой транзистор УМ открывается при увеличении нагрузки и закрывается при уменьшении нагрузки, т. е. изменяется напряжение на ЭД в сторону удержания частоты вращения па определенном уровне. С целью повышения стабильности вращения применяется дополнительная обмотка дросселя, которая подключается параллельно переходу коллектор-база силового транзистора через диод и резистор.

К недостаткам прототипа следует отнести большой уровень помех по цепи питания, прерывистый ток через ЭД, имеющий определенное запаздывание по отработке возмущений, обусловленное импульсным режимом работы.

Кроме того, прототип имеет более сложное техническое решение для выполнения функций стабилизации частоты вращения и слож ую настройку на заданную частоту вращения. Эти недостатки сильно затрудняют применение прототипа в устройствах записи и воспроизведения информации, звука.

В целях уменьшения статической ошибки в предлагаемом устройстве, содержащем частотно-фазовый дискриминатор с дополнительной обмоткой и двухкаскадный усилитель мощности, дополнительная обмотка включена между базой силового транзистора выходного каскада и эмиттером входного транзистора этого каскада (весь ток базы силового транзистора проходит через дополнительную обмотку) .

Предлагаемое устройство работает в линейном режиме, что обеспечивает малый уровень создаваемых помех. Применение переменного нагрузочного резистора частотно-фазового дискриминатора упрощает процесс настройки на заданную скорость вращения. Перечисленные факторы позволяют выполнить предлагаемое устройство в малых габаритных размерах.

На чертеже показано описываемое устройство.

Вал электродвигателя 1 жестко связан с валом тахогенератора 2. Оомотка тахогенератора соединена с выходом частотно-фазового дискриминатора, в состав которого входит дроссель 3. Выход частотно-фазового дискриминатора соединен через резистор с транзистором 4 первого каскада усилителя мощности, Второй каскад усилителя мощности состоит из входного 5 и силового 6 транзисторов. База силового транзистора через дополнительную обмотку 7 дросселя подключена к эмиттеру транзистора 5.

При подключении устройства к источнику питания транзистор 4 остается в закрытом состоянии, в результате чего транзистор 5 открывается и через него lIpoxoJlllT ток, являющийся базовым для транзистора 6. Транзистор 6 открывается и на электродвигатель 1

50 подается напряжение. Электродвигатель начинает вращаться и на вход частотно-фазового дискриминатора подается от тахогенератора 2 переменное напряжение, частота которого пропорциональна частоте вращения электродвигателя.

С увеличеииеч частоты вращения сигнал с выхода дпскричпиатора обеспечивает режим работы усилителя мощности, при котором па якоре электродвигателя поддерживается определенное напряжение. При установившемся напряжении на электродвигателе через транзистор 6, а следовательно, и через его базу проходит ток, подмагни швающий дроссель 3 с помощью обмотки 7.

При увеличении нагрузки на валу электродвигателя частота его вращения уменьшается и напряжение с выхода дискриминатора уменьшается. Это приводит к закрыванию транзистора 4, QTKpblBBHHIQ транзистора 5, увеличению тока базы транзистора 6, а следовательно, к открыванию транзистора 6, увеличению напряжения на электродвигателе и к увеличению частоты вращения. Но эта частота вращения остается нпжe первоначального уровня (до увеличения нагрузки), т. к. подобным системам стабилизации свойственна статическая оишбка. Предлагаемое включение дополнительной обчоткп учепшиаст статическую ошибку.

Прп протекании тока базы транзистора 6 через дополнительную обмотку 7 происходит подчагничивание дросселя 3 и еще большее уменьшение напряжения на выходе дискриминатора, что приводит к еще большему открыванию транзистора 6 и уменьшению отклонения частоты вращения от первоначальной, т. е. уменьшается стап ческая ошибка системы.

Применение предлагаемого включения оомотки дросселя приводит к уменьшению числа каскадов усиления, а следовательно, и к уменьшению числа электрорадпоэлементов, уменьшению габаритных и весовых показателей. Простой в настройке линейный режим работы предлагаемого устройства обеспечивает нормальную работу приооров, в которых оно применяется оез дополнительных мер защиты от помех.

Перечисленные факторы существенно влияют на технико-экономические показатели применения предлагаемого устройства.

Формула изобретения

Устройство для стаоилизации частоты вращения электродвигателя постоянного тока с тахогенератором, содержащее частотно-фазовый дискриминатор с дополнительной обмоткой, вход которого соединен с тахогенератором, и выход — с двухкаскадным усилителем мощности с составным транзистором в выход. ном каскаде, отл и ч а юшееся тем, что, целью уменьшения стат11ческой ошибки, до. полнительная обмотка включена между базой силового транзистора выходного каскада 11

547024

Составитель В. Кузнецова

Техред T. Гревцова

Редактор Т. Юрчикова

Корректор О. Тюрина

Заказ 336/16 Изд. ¹ 189 Тираж 899 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раугиская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 эмиттером входного транзистора этого каскада.

Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе:

1. Патент ФРГ № 128661Б, Кл. 21с 59/10, 1969.

2. Авторское свидетельство № 251060, Ы.

Е,л.з Н 02Р 5/10, 1966 (прототип).