Устройство для определения частоты вращения электродвигателя постоянного тока

(19) (1) союз сОветскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)(гг) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ к авторском идетельству ДЛЯ ОПРЕДБЗЕНИЯ фВС- ЛЕКТРОДВИГАТЕПЯ ПО для измерения частоты веля постоянного тока. Сущ йстве при измерении частся изменение потока возбуж(71) Филиал Центрального института авиационномоторостроения им.П.И.Баранова(58) Гарнов В.К. и др. Унифицированные системыавтоуправления электроприводом в металлургии,М.: Металлургия, 1971, с 1 78-182, рис 736, 74.(54) УСТРОЙСТВО ТОТЫ ВРАЩЕНИЯ СТОЯННОГО ТОКА (57) Использование: щения электродвига ность: в данном устр вращения учитывает дения. 1 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для измерения частоты вращения электродвигателяпостоянного тока.Цель изобретения - повышение частоты 5надежности и улучшение эксплуатационныххарактеристик,На чертеже приведена структурная схемаустройства для определения частоты вращения электродвигателя постоянного тока. 10Устройство содержит последовательносоединенные датчик тока якоря, первыймасштабный усилитель 2, первый и второйэлементы 3 и 4 сравнения, делитель 5 напряжения, интегратор 6 с парафазными выходами, первый компаратор 7 и логическийэлемент ИЛИ 8, ключ 9, второй компаратор10, второй масштабный усилитель 11, дифференциатор 12, датчик 13 напряжения, последовательно соединенные датчик 14 тока 20возбуждения, третий масштабный усилитель 15 и блок 16 выделения модуля сигналавыход которого соединен со вторыми входами первого и второго компараторов 7 и 10,первыЙ вход второго компаратора 10 соединен с инвертирующим выходом интегратора6 с парафазными выходами, а выход соединен с вторым входом логического элементаИЛИ 8, выход которого является выходомустройства и соединен с управляющим входом ключа 9, подключенного параллельноинтегратору 6 с парафазными выходами,второй входвторого элемента 4 сравнениясоединен с выходом дифференциатора 12,входом через вторЪй масштабный усилитель 11 соединенного со входом первогомасштабного усилителя 2, второй вход первого элемента 3 сравнения соединен с выходом датчика 13 напряжения, входыкоторого предназначены для подключения 40к электродвигателю 17, в якорную цепь которого подключается датчик 1 тока якоря, ав цепь обмотки 18 возбуждения - датчик 14тока возбуждения,Устройство работает следующим абразом,Уравнение электромеханической характеристики электродвигателя постоянноготока независимого возбуждения имеет вид:1д 1 50ц = - 0 -1 В Е-Е ЕКФяяяяЖгде Оя - напряжение на якоре электродвигателя 17;1 я - ток в якорной цепи; 55ВяХ 1 я Х - суммарное активное сопротивление и индуктивность якорной цепи;К - конструктивный коэффициент;Ф - магнитный поток,Устройство представляет собой электронную модель электродвигателя 17, работающую в реальном масштабе времени и описываемую уравнением:Оз = О 13-К 1 Кг я,с 11О= Б-КК Т4 3 1 11 12 с 11где Оз, О 4 - выходные сигналы первого и второго элементов 3 и 4 сравнения;О 13 - выходной сигнал датчика 13 напряжения;К 1 - коэффициент передачи датчика 1 тока якоря;Кг, К 11 - коэффициенты передачи первого и второго масштабных усилителей 2 и 11;Т 1 г - постоянная времени дифференциатора 1 гМасштаб выходных сигналов элементов устройства задается выбором коэффициента передачи К 13 датчика 13 напряжения, определяемого из выражения;1113 макс13 0янгде О 1 змвкс - максимальный выходной сигнал датчика 13 напряжения;Он - номинальное напряжение на якоре электродвигателя 17Сравнение сигналов на элементах 3 и 4 сравнения осуществляется при соотношении их уровней, задаваемом коэффициентами передачи первого и второго масштабных усилителей 2 и 11, выбираемых из формул:В ХКя 13К =2 К1. ЕКя 131 12Так как связь между потоком Ф и током возбуждения 1 в задается характеристикой, в которой при малых изменениях поля ЛФ, обусловленных нестабильностью тока 1, в цепи обмотки 18 возбуждения. сохраняется линейное соотношениеЬФЫвКоэффициент передачи третьего масштабного усилителя 15 выбирается из соотноаения:КАК13К1 в К14где К 14 - коэффициент передачи датчика 14тока возбуждения,Ц16 ПРИ Цк 2 6 16 01 О О ПРИ Ц ( Ц6 16 ЗО До начала вращения электродвигателя 17 до тех пор. пока на выходе второго элемента 4 сравнения не появится сигнал 04, на обоих парафазных выходах интегратора 6 сигналы будут отсутствовать, не изменяя нулевого состояния первого и второго компараторов 7 и 10, выходные сигналы 07 и 010 которых изменяются в соответствии с выражениями; где Ок 1, 02 - выходные сигналы первого и второго компараторов 7 и 10, соответствующие уровню логической "единицы";06, 06 - выходные сигналы интегратора б на неинвертирующем и инвертирующем выходах;016 - выходной сигнал блока 16 выделения модуля сигнала, определяемый из выражения016= 015 1,в котором 015 - сигнал уровня, соответствующего потоку возбуждения электродвигателя 17, определяемый из выражения015 = К 14 К 15 вПри этом сигнал уровня логического "нуля" на выходе логического элемента ИЛИ 8 воздействует на управляющий вход кляча 9, оставляя его в разомкнутом состоянии, а интегратор б парафазными выходами готовым к работе.При вращении электродвигателя 17 с выхода второго элемента 4 сравнения поступает сигнал 04, соответствующий ЭДС, ослабляется в К раз делителем 5 напряжения и воздействует на вход расшунтированного интегратора 6, определяя интенсивность линейного нарастания парафазных сигналов 06 и 06 на его выходах.Как только сигнал 06+интегратора 6 с парафазными выходами достигнет заданного уровня 016, на выходе первого компаратора 7 появится сигнал 07 уровня логической "единицы", проходит на выход логического элемента ИЛИ 8 и воздействует на управляющий вход ключа 9, который шунтируетинтегратор 6, Выходные сигналы последнего мгновенно уменьшаются до нуля, что сразу же вызывает появление на выходе первого компаратора 7 "нулевого" сигнала, который размыкает ключ 9, после чего на парафазных выходах интегратора 6 вновь появляются линейно нарастающие сигналы 06 и 06 .Следовательно, при достаточно высо ком быстродействии компараторов 7, 10 иключа 9 на выходах компаратора 7 и логического элемента ИЛИ 8 появляется короткий (14) импульс сигнала уровня логической "единицы".15 НЗ выходах интегратора 6 формируютсяпарафазные пилообразные сигналы с периодом Ткы, который определяет период следования импульсов выходного сигнала.Так как 1 Т,ы, то с учетом того, что 20 1Т,=, частоту импульсов сигнала Оувыхна выходе первого компаратора 7 и импульсов сигнала Оя на выходе логического элемента ИЛИ 8, соответствующую частоте вращения электродвигателя 17, можно определить по формуле0Гвых К Т 1.1В 6 15 где Тб - постоянная времени интегрирования интегратора 6;015 - выходной сигнал третьего масштабного усилителя 15.Установкой величины коэффициента Кделителя 5 напряжения частота вращенияэлектродвигателя 17 может быть задана влюбых единицах измерения и измерена навыходах либо первого компаратора 7, либо4 О логического элемента ИЛИ 8 с помощью частотомера, При этом на выходе второго компаратора 10 при заданном вращенииэлектродвигателя 17. сохранится сигнал логического "нуля".45 При изменении направленвращенияэлектродвигателя 17 частота определяетсяна выходах либо второго компаратора 10,либо логического элемента ИЛИ 8, а на выходе первого компаратора 7 при этом сохра 5 О нится нулевой сигнал. По наличиюимпульсов сигнала на выходах первого иливторого компараторов 7 и 10 таким г; разомможно судить о направлении вращенияэлектродвигателя 17,5518298 б 4,Составитель В, КрупникТехред М,Моргентал Корректор М. Куль едактор С. Кулакова Подпиатентакэя наб 4 кэз 591 Тираж НПО "Поиск" Ро13035, Москва, Ж, Рэуш издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина оизводстве Формула изобретенияУСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержа щее последовательно соединенные датчик тока якоря, первый масштабный, усилитель и первый элемент сравнения, датчик тока возбуждения и датчик напряжения, выход которого соединен с 10 вторым входом первого элемента сравнения, а входы предназначены для подключения к электродвигателю, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения эксплуатацион ных характеристик, в него введены второй элемент сравнения, дифференциатор, второй и третий масштабные усилители, последовательно соединенные делитель напряжения, интегратор с .20 парафазными выходами, первый компа, ратор и логический элемент ИЛИ, ключ, блок выделения модуля сигнала и второй компаратор, выходом соединенный с вторым входом логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом ключа, подключенного параллельно интегратору с парафазными выходами, инвертирующий выход которого соединен с первым входом второго комп аратора, вторым входом соединенного с вторым входом первого ком паратора и выходом блока выделения модуля сигнала, вход которого через третий масштабный усилитель соединен с выходом датчика тока возбуждения, при этом вход делителя напряжения соединен с выходом второго элемента сравнения, первый вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, а второй вход соединен . с выходом дифференциэтора, вход которого через второй масштабный усилитель соединен с выходом датчика тока якоря