Устройство для управления электродвигателем постоянного тока

Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет Государственный комитет СССР ио лелам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕПОСТОЯННОГО ТОКА стройс абилиз е 25 чет под Изобретение относится к области автоматизации оборудования и может быть использовано для стабилизации скорости двигателей постоянного тока, предназначенных для применения в раз личных областях промышленности, в частности при автоматизации технологических процессов.Известно устройство для управления электродвигателем постоянного тока, 10 содержащее генератор тактовых импульсов, элемент задержки, два счетчика, декодирующий Фиксатор, триггер, реверсивный счетчик и компаратор 111.Наиболее близким к изобретению по 15 технической сущности является устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее блок питания двигателя, датчик скорости, два счетчика импульсов, два генератора импульсов, соединенных со счетными входами соответствующих счетчиков импульсов, компаратор, выход которого соединен с блоком питания двигателя, реверсивный счетчик, потенциальные выходы которого подключены к одним входам компаратора, а к другим входам компаратора подключены потенциальные выходы второго счетчика импульсов, установочный вход которого сое- Зо динен с блоком питания двигателя, и блок ввода 21.Однако известные у тва отличает недостаточная ст ация скорости двигателя.Цель изобретения - повышение стабилизации скорости двигателя,Это достигается тем, что в известное устройство введен блок управления угол отсечки, выполненный в виде дешифратора, логического блока 2 И-ПИЛИ, элемента задержки, триггера1и элемента И, причем выход датчика скорости соединен со входом элемента задержки и с первым входом элемента И, выход элемента задержки со динен с первым установочным входом триггера и с установочным входом пер" вого счетчика импульсов, потенциальные выходы которого соединены со вхо. дами дешифратора, выходы которого соединены с одними входами логического блока 2 И-ПИЛИдругие входы котоой соединены с первым выходом блока ввода, выход логического блока 2 И-пИЛ соединен со вторым входом элемента И и вторым установочным входом триггера, выход которого подсоединен ко входу направление реверсивного с чика, к счетному входу которогоключен выход элемента И, а установоч- ный вход реверсивного счетчика соединен со вторым выходом блока ввода.На фиг. 1 представлено устройство для управления электродвигателем постоянного тока, на фиг. 2 - блок управления углом отсечки.Устройство содержит блок 1 питания двигателя, датчик скорости 2, два счетчика импульсов 3 и 4, два генератора импульсов 5 и 6, соединенных со счетными входами соответствующих счетчиков импульсов, компаратор 7, выход которого соединен с блоком питания двигателя 1, реверсивный счетчик 8, потенциальные выходы которого подключены к одним входам компаратора 7, ак другим входам компаратора подключены потенциальные выходы. второго счетчика импульсов 4, установочный вход которого соединен с блоком питания .двигателя 1, блок ввода 9, блок 10 20 управления углом отсечки, выполненный в виде дешиФратора 11 (см. Фиг. 2), элемента задержки 12, логического блока 2 И-ПИЛИ 13, триггера 14 и элемента И 15, причем выход датчика скорости 25 2 соединен со входом элемента задержки 12 и с первым входом элемента И 15, выход элемента задержки соединен с первым установочным входом триггера 14 и с установочным входом первого счетчика импульсов 3, потенциальные выходы которого соединены со входами дешифратора 11, выходы которого соединены с одними входами логического блока 2 И-ПИЛИ 13, другие входы которой соединены с первым выходом блока ввода 9, выход логического блока 2 И-ПИЛИ 13 соединен со вторым входом элемента И 15 и вторым установочным входом триггера 14, выход которого подсоединен ко входу направление ре О версивного счетчика 8, к счетному входу которого подключен выход элемента И 15, а установочный вход реверсивного счетчика 8 соединен со вторым выходом блока ввода 9, 45Устройство работает следующим образом. При вращении двигателя постоянного тока связанный механически с ним фотоэлектрический датчик скорости 2 вырабатывает последовательность импульсов М, частота которых 1 М пропорциональна скорости вращения двигателя. Через блок 10 управления углом отсечки задержанные импульсы М 4 с фотоэлектрического датчика 2 поступают на ус" тановочный вход первого счетчика импульсов 3. На счетный вход первого счетчика 3 подаются импульсы от первого генератора импульсов 5. Первый счетчик 3 подсчитывает количество импульсов от генератора 5 в интервале 9 между импульсами последовательности М ,Каждый импульс из последовательности М 4 устанавливает первый счетчик4импульсов 3 в нулевое исходное состояние. Количество импульсов, накоп- Я ленное в первом счетчике 3, определяется дешифратором 11. Заданная величина скорости вращения двигателя щ поступает от устройства ввода 9 на блок 10 управления углом отсечки, где она сравнивается с состоянием дП дешифратора 11. В результате сравнения образуется сигнал Ф , который используется для управления направлением схемы реверсивного счетчика 8.Сигнал Ж имеет два логических состояния, определяемых следующим образом:10, если Ш 57 ш(сложение)(,1, если щщ (вычитание,) где ООт -действительная скорость вращения двигателя.В исходном состоянии в реверсивный счетчик 8 производится запись фиксированного числа сигналом линии 3 от устройства ввода 9, На счетный вход реверсивного счетчика 8 поступает последовательность импульсов М ,определяемая соотношением(М, при Ю фв2 0, при и): (ю (2)Как следует из соотношений (1) и (2) в реверсивном счетчике 8 хранится записанное число, которое складывается или вычитается с последовательностью импульсов М в зависимости от соотношения действительной ют и заданной Щ скорости двигателя. В случае раЪвенства действительной и заданной скоростей (в =она счетный вход реверсивного счетчика 8 импульсы Мне поступают; в реверсивном счетчике 8 хранится накопленное число, полученное при достижении заданной скорости. При-внешних возмущениях (изменении момента нагрузки двигателя, изменении питающих напряжений и т,д.) нарушается равенство скоростей, импульсы Мпоступают на счетный вход реверсивного счетчика 8, изменяя накопленное в нем число в необходимом направлении до получения нового равновесного состояния.На счетный вход второго счетчика импульсов 4 поступают импульсы от второго генератора импульсов 6 На установочный вход счетчика 4 подаются импульсы юс, которые формируются каждый раз, когда амплитуда питающей сети равна нулю. Каждый импульс из последовательности Фс устанавливает во втором счетчике 4 заранее выбранное фиксированное число. Последоватедьность импульсов от второго генератора 6 вычитается из фиксированного числа, записанного в счетчике 4, уменьшая его содержимое до нуля.Содержимое реверсивного счетчика 8 и второго счетчика 4 поступает на компаратор 7. В результате сравнения числа, записанного в реверсивном счетчике 8, с последовательностью чисел второго счетчика импульсов 4 на вы 7659 б 4ходе компаратора вырабатывается сигнал, определяющий угол зажигания тиристоров. Этот сигнал образуется навыходе компаратора 7 при равенствечисел, поступающих от реверсивногосчетчика 8 и второго счетчика 4. Изменение накопленного числа в реверсивном счетчика 8 приводит к изменениюугла зажигания тиристоров блока 1Таким образом происходит регулирование скорости двигателя постоянноготока,Схема, приведенная на фиг. 2 работает следующим образом. Заданная величина скорости вращения двигателя в виде потенциальных команд подается отблока ввода 9 на логическую схему 152 И-ПИЛИ 13, где она сравнивается сзаранее выбранным числом дю дешифратора 11. Рассмотрим работу схемы дляслучаев, когда заданная скорость вращения двигателя больше действительной 20скорости (в , т.е.а)а,когда заданнаяскорость равна действительной, т.е.(О=Ооти когда заданная скорость меньше действительной %57 ат . Особенностью первого случая является то, что на 2выходе блока 2 И-ПИЛИ 13 образуетсясигнал совпаденияВ 5 и дИ до приходаимпульса сброса М первого счетчикаимпульсов 3Импульсы последовательности М задержаны на элементе задержки 12 относительно импульсов Мна величину 65.Импульс совпадения блока 2 И-ПИЛИ13 устанавливает на выходе триггера. 14 сигнал % с нулевым логическимуровнем. Сигнал ф=О, поступая нареверсивный счетчик 8, позволяет осуществить операцию сложения импульсовМ 2. К приходу импульса М на инверсном входе логической схемы И 15 устанавливается логический ноль (разрешение для прохода импульса М). Сформированный на выходе элемента 15 импульс Мпоступает на счетный входреверсивного счетчика 8. В результатеувеличения числа в реверсивном счетчике 8 на выходе компаратора 7 уменьшается угол отсечки импульса запускатиристоров блока 1, что приводит кувеличению напряжения, подаваемогона двигатель. Таким образом в системесоздаются условия, при которых ат повышается.Особенность случая, когдам=Ю.,состоит в том, что сигнал от совпадейияМО и дю с выхода элемента 13 совпадает по времени с приходом импульса й. ИСигнал сяемы 13, поступая на инверсный вход элемента 15, запрещает прохождение импульса й. Поэтому импульсй. на выходе элемента 15 отсутствует.В реверсивном счетчике 8 хранится чис-рло, накопленное им до получения равновесного состояния. Угол отсечки включения тиристоров не изменяется, следовательно, не изменяется и напряжение, подаваемое на двигатель.,ВСлучае ЖУЮ агт, сигнал совпадения с блока 13 не образуется. Триггер 14 установочными импульсами М удерживается э состоянии, прн котором %=1, Сигнал %=1 определяет опера" цию вычитания импульсов М э реверсивном счетчике 8. В результате уменьшения числа в реверсивном счетчике 8 увеличивается угол отсечки включения тиристороэ блока 1, что приводит к уменьшению напряжения, подаваемого на двигатель.Для обеспечения всего рабочего диапазона скоростей желательно иметь непрерывную регулировочную характеристику. В дискретных системах это может быть достигнуто высокой степенью аппроксимации непрерывной регулировочной характеристикиСтепень аппроксимации э данном усТройстве определяется заданным объемом информации (количеством разрядоэ) эо втором счетчике импульсов 4.Таким образом, в данном устройстве для управления электродвигателем постоянного тока обеспечены необходимые условия для получения долговременного равновесного состояния, Устройство является также менее сложным по сравнению с известным, Исключена задача синхронизации поступления импульсов на реверсиэный счетчик с командами бистабильной схемы. Достигается пуск двигателя по заданному закону благодаря записи фиксированного числа в реверсивный счетчик 8, Это позволяет исключить применение управляемого генератора. Формула изобретения Устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее блок питания двигателя, датчик скорости, дэа счетчика импульсов, два генератора импульсов, соединенных со счетными входами соответствующих счетчиков импульсов, компаратор, выход которого соединен с блоком питания двигателя, реверсивный счетчик, потенциальные выходы которого подключены к одним входам компаратора, а к другим входам компаратора подключены, потенциальные выходы второго счетчика импульсов, установочный вход которого соединен с блоком питания двигателя, и блок ввода, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения стабилизации скорости двигателя, в него введен блок управления углом отсечки, выполненный в виде дешифратора, логического блока 2 И-ПИЛИ, элемента задержки, триггера и элемента И, причем выход датчика скорости соединен со входом элемента задержки и с первым входом элемента И, выход элемента задержки соединен с первым установочным входом765964 Составитель И. КоротееваРедактор В. Фельдман Техред М. Левицкая Корректор Г. Решетник ж 78ногонийшска Заказ 6524/51 Тира 3 Подписное ВНИИПИ Государствен коМитета СССР по делам изобрете и открытий 113035, Москва, Ж, Рау я наб., д. 4/5П "Патент . г. Ужгород, ул. Проектная или триггера и с установочным входом первого счетчика импульсов, потенциальные выходы которого соединены со входами дещифратора, выходы которогосоединены с одними входами логического блока 2 И-ПИЛИ, другие входы которой соединены с первым выходом блокаввода, выход логического блока 2 И-ПИЛИсоединен со вторым входом элемента Ии вторым установочным входом триггера,выход которого подсоединен ко входу направление, реверсивного счетчика,к счетному входу которого подключенвыхоц элемента И, а установочныйвход реверсивного счетчика соединенсо вторым входом блока ввода.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3843914,Н 02 Р 5/16, 1974,2. Заявка Великобританйи Р 1470782,Н 02 Р 5/06, 1977.