Устройство для стабилизации час-тоты вращения бесконтактного электро-двигателя постоянного toka

Устройство для стабилизации час-тоты вращения бесконтактного электро-двигателя постоянного toka

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ изовеятиния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (iii813648 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.12.78 (21) 2693841/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 92 P 5/16

Н 02 К 29/02

Государствеииый комитет пю делам иаооретеиий и открытий (53) УДК 62.83:

:621.313.2-51 (088.8) Опубликовано 15 03.81. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 25.03.81 (72) Автор изобретения

Н. И. Подлевский

II

1 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ЧАСТОТЫ

ВРАЩЕНИЯ БЕСКОНТАКТНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к устройствам синхронизации и управления бесконтактными электродвигателями постоянного тока, и может быть применено в автоматизированном электроприводе.

Известно устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя постоянного тока, содержащее генератор эталонной частоты, датчик частоты, пропорциональный скорости двигателя, триггер и усилитель мощности (1).

Недостаток этого устройства состоит в том, что сложно обеспечивается синхронизация двигателя, т. е. переход с пускового режима на режим стабилизации частоты вращения.

Известно также устройство стабилизации частоты вращения бесконтактных электродвигателей постоянного тока, содержащее электродвигатель, датчик положения ротора, частотный датчик скорости (обычно последовательность импульсов, снимаемых с датчика положения ротора), полупроводниковый коммутатор, задающий генератор, синхронизатор и логическое устройство И, вход которого соединен с датчиком положения ротора и синхронизатором, а выход — с полупроводниковым коммутатором (2).

Однако наличие погрешностей узлов и элементов датчиков положения ротора (ДПР)

5 как технологической, так и электрической природы обусловливает значительную асимметрию напряжения питания фаз электродвигателя, что, в свою очередь, вызывает колебания мгновенной частоты вращения электродвигателя и ухудшает точность стабилизации. Это вызывает нестабильность мгновенной частоты вращения электродвигателя на порядок, большую нестабильности, обусловливаемой другими дестабилизирующими факторами. Снижение влияния погрешностей (симметрирование) ДПР техгологическим путем является трудной и ограниченной задачей.

Цель изобретения — повышение точности стабилизации частоты вращения бесконтактного двигателя постоянного тока.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для стабилизации частоты вращения бесконтактного электродвигателя постоянного тока введена схема управления, содержащая фазовый расщепитсль, форми813648 рователь импульса запуска и логические б,нжи И и ИЛИ, а датчик положения ротора

Bbllfo„IHcIl в виде диска с двумя информационными дорожками и чувствительными элементами, причем первая информационная дорожка с расположенными против нее чувствптел ьными элемента ми образует датчи к положения ротора канала грубого отсчета, вторая дорожка с расположенными против нее чувствительными элементами образует датчики- п(ложения ротора канала точного отс((ета Л рвый вход логического блока И схемы управления связан с выходом датчика положения ротора канала грубого отсчета и со входом формирователя импульса запуска, второй вход которого связан с первым входом фазового расщепителя и выходом датчика положения ротора канала точного отсчета, второй вход фазового расшепителя связан с выходом формирователя импульса запуска, 3 третий вход фазового расшепитсля связан с третьим входом формирователя импульса запуска и выходом логического блока И синхронизатора, прямой выход разностного триггера синхронизатора связан с логическим блоком И, выход которого связан со входом электронного коммутатора, а второй вход логического блока И связан с выходом логического блока ИЛИ схемы управления, первый вход которого связан с первым выходом фазового расшепителя, а второй вход связан с выходом логического блока И схемы управления, второй вход которого связан со вторым выходом фазового расшепителя.

Н3 фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2-возможный вариант вь:полнения датчика положения ротора.

С валом электродвигателя 1 жестко связаны датчик 2 положения ротора грубого канала и датчик 3 положения ротора точного канала 1фиг. 1). Электронный коммутатор 4, электрически связанный с электродвигателем образуют бесконтактный двигатель постоянного тока. Частотный датчик 5 скорости и задаюший генератор 6 своими выходами связаны со входами синхронизатора 7, содержащего формирователи 8 — 11 малой длительности, триггеры 12, 13 и 14, логический блок И 15. Выходы синхронизатора связаны со схемой 16 управления и логическим блоком И 17. Датчик 2 положения ротора грубого канала, логический блок И 18 и логический блок ИЛИ 19 образуют грубый канал управления электродвигателем. Датчик 3 положения ротора точного канала, формирователь 20 импульса запуска, фазовый расшепитель 21 и логический блок ИЛИ

19 образуют точный канал управления электродвигателем. При этом входы формирователя 20 импульса запуска связаны с выходами датчика 2 положения ротора грубого канала, датчика 3 положения ротора точного

4 канала и синхронизатора 7, 3 выход связан со входом фазового рас(цепи)еля 21, который другими своими входами связан с выходами датчика 3 положения ротора точного канала и синхронизатора 7.;, ); )и выходами связан со входами )О!!,,,(х блоков И 18 и ИЛИ 19 схемы у. равления.

Выход логического блока И 18 схемть; управления связан со входом логического блока

ИЛИ 19, выход которого через логический блок И 17 связан со входом электронного коммутатор а 4.

Датчики 2 и 3 положения ротора гр бого и точного каналов выполнены совмещенными в виде диска 22 (фиг. 2!, который имеет два ряда информационных дорожек 23 и 24 с метками, где против дорожки 23 расположены чувствительные элементы 25 - — 28, которые образуют датчик положения ротора грубого канала, а против дорожки 24 расположены чувствительныс эдеме)ггы 29 и 30, KoTopbIe Образ i к)т д31 чик по, )Ожени5! роТор3.

ТОЧНОГО K3H3,I3.

Устройство работае! сг)еду)огни:,! образо;I.

При включении напряжения питания !

l3 С !НХРОНИЗ3ТОР ПРИХОДИТ ПОСЛЕДОВ3тельность "iмпульсо» с зада)он(е! О генератора 6, нри этом выход ги)гического блока

И 15 синхронизатора 7 устанавливается в состояние логического ну..Н, 3 выход ра;— нос. ffolo триГ)ера 13 синхро))изатора устанавливается в состояние логической единицы.

Приход,п)гического нуля с выхода i нхронизатора 7»а. вход формирователя 20 импульса запрещает QopifHpo83IIHC импульса, которым запускаетси фазозый pdcliipilHтель 21, в результате на вход ioi H åñêîãî блока И,.1И 19 с выход. фаз:)ного расшепителя 21 поступает логический в. )ь. 11риход

)ке логичсског0 нуля с синхронизатора 7 на вход фазового расшепителя 21 обуславливает состояние логической е (HHHLIhi h3 другом его выходе, который, поступая на логический блок И 18, разрешает прохождение имп льсов с датчика 3 I oëîæåíHH ротора грубого канала через логический блок

И 18, логический блок ИЛИ 19 H .!Огический блок И 17 на электронный коммутатор 4.

В таком состоянии синхронизатора 7 и схемы 16 управления эл!.ктродвигатель 1 управляется по грубому каналу от датчика 2 положения ротора, в результате чего разгон электродвигателя осушествляется по естественной механической характеристике.

С выхода 93cTQTI ого датчика 5 скорости на вход синхронизатора 7 поступает последовательность импульсов, частота которых пропорциональна скорости электродвигателя 1. Электродвигатель разгоняется до тех пор, пока частота импульсов датчика 5 скорости несколько не превысит частоту импульсов задаюшего генератора 6. В этот момент электродвигатель 1 переходит в режим фазового регулиров" íèÿ и его управ813648

50 расщепителей, получить систему напряжений, 55 подобную системе напряжений, поступающих с датчика 2 положения ротора грубого канала, причем в этом случае длительность импульсов питания определяется временем ление в дальнейшем производится по точному каналу от датчика 3 положения ротора и синхронизатора 7 через логический блок

И 17.

Переход к управлению электродвигателя 1 по точному каналу осуществляется следующим образом.

При достижении электродвигателем синхронной скорости на вход схемы !6 управления с выхода синхронизатора 7 поступает логическая единица и разрешает формирование импульса запуска на выходе формирователя 20, который, поступая на вход фазового расщепителя 21, осуществляет его запуск. В результате на вход логического блока ИЛИ 19 с выхода фазового расщепителя 21 начинает поступать последовательность импульсов, т, е. начинает работать точный канал управления электродвигателем 1. Некоторый момент времени после достижения двигателем синхронной скорости оба канала работают параллельно и затем происходит отключение грубого канала в результате прихода логического нуля с выхода фазового расщепителя 21 на вход логического блока И 18. Это обеспечивает включение точного канала управления плавно, без сбоев. При выходе электродвигателя 1 из режима фазового регулирования (на естественную характеристику) на схему

16 управления с выхода синхронизатора 7 поступает логический нуль, который включает грубый канал и отключает точный канал управления электродвигателем 1. Далее процесс повторяется.

При разгоне электродвигатель управляется по грубому каналу от датчика 2 положения ротора. В этом режиме в формировании импульсов питания каждой полуфазы используется отдельный чувствительный элес мент 25 — 28 датчика. Наличие разных порогов срабатывания, а также угловых погрешностей расположения чувствительных элементов 25 — 28 обуславливает значительную асимметрию напряжения питания фаз двигателя, что, в свою очередь, вызывает нестабильность мгновенной частоты вращения электродвигателя. Поэтому при работе двигателя в режиме фазового регулирования для симметрирования напряжения питания фаз используется точный канал управления.

В этом режиме в формировании импульсов питания каждой полу. фазы двигателя участвуют все время одни и те же. два чувствительных элемента 29 и 30 датчика.

Использование двух последовательностей импульсов датчика 3 положения ротора точного канала позволяет сравнительно просто с помощью фазового расщепителя 21, лишенного известных недостатков кольцевых

15 го

25 зо

4О

45 прохождения метки информацпопной дорожки 24 от одного чувствительного элементы 29 до другого чувствительного элемента 30. разнесенных по радиусу на угол с .

Предлагаемое устройство позволяет значительно уменьшить несимметрию длительностей импульсов напряжения питания фаз электродвигателя, обусловленную влиянием технологических и установочных погрешностей диска 22 и полностью избавиться от влияния угловых погрешностей расположения и разных порогов срабатывания чувствительных элементов датчика. Полученная система напряжения будет иметь спмметрированные Ilo длительности и по фазе импульсы питания обмотки электродвигателя.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность стабилизации частоты вращения бесконтактного двигателя постоянного тока за счет снпже1шя знакопеременных моментов, вызываемых песпмметрпей импульсов пптания фаз электродви гателя.

Формула изобретенал

Устройство для стабилизации частоты вращения бесконтактного электродвигателя постоянного тока, содержащее электронный комм TBTop, подключенный к выходным зажимам указанного электродвигателя, датчик положения ротора и задатчпк частоты вращения, установленный на валу указанного электродвигателя, задающий генератор, логический блок И и синхронизатор с логическим блоком И и разностным триггером, входы синхронизатора соединены с выходом датчика частоты вращения и выходом задающего генера гора, отлачающееся тем. что. с целью повышения точности стабилизации мгновенной частоты вращения за c÷åT обеспечения спмметрпрованпя напряжения питания фаз электродвигателя, в устройство введена схема управления, содержащая фазовый расщепитель, формирователь импульса запуска и логические блоки И и ИЛИ, датчик положения ротора выполнен в виде диска с двумя информационными дорожками и чувствительными элементами, одна информационная дорожка с расположенными против нее чувствительными элементами образует датчик положения ротора канала грубого отсчета, другая дорожка с расположенными против нее чувствительными элементами образует датчик положения ротора канала точного отсчета, первый вход логического блока И схемы управления связан с выходом датчика положения ротора канала грубого отсчета и со входом формирователя импульса запуска, второй вход которого связан с первым входом фазового расщепителя и выходом датчика положения ротора канала точного отсчета, второй вход фазового расщепителя связан с выходом формирователя

813648

Составитель В. Тарасов

Редактор Ю. 1!етругпко ехред A. Бойкас Корректор Е. Рогико

Заказ 415;3 Тираж 73П Подписное

ВНИИПк! Государственно : комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г Ужгород, ул, Проектная, 4 импульса запуска, а третий вход фазового расщепителя связан с третьим входом формирователя импульса запуска и выходом логического блока И синхронизатора, прямой выход разностного триггера синхронизатора связан с логическим блоком И, выход которого соединен со входом электронного коммутатора, а второй вход логического блока И подключен к выходу логического блока ИЛИ схемы уllpBBëñíèÿ, первый вход которого соединен с первым выходом фазового расгценителя, а второй вход — с выходом логического блока И схемы управления, второй вход которого подключен ко второму выходу фазового расщепителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 379032, кл. Н 02 P 5I16, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 467440, кл. Н 02 P 5!16, 1976.