Система регулирования скорости электропривода постоянного тока

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 190680 (21) 2943121/) 8-24 34 М. Йй.з с присоединением заявки М 9 О 05 О 13/62 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийОпубликовано 15,04,82, Бюллетень Ио 14 Дата опубликования описания 15. 04. 82 Е.А.Смирнов, Г.Ю.Лапенис и М.М.Семов(54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА Ц 3=) 9Изобретение относится к системамавтоматического управления, а именно к управлению электроприводом постоянного тока, и предназначено для инерционных механизмов, имеющих жесткие ограничения на весогабаритныехарактеристики, делающие невозможной установку тахогенератора.Известен электропривод, содержащий последовательно соединенныедатчик скорости, усилитель, двигатель постоянного тока с приводным механизмом и обеспечивающий получение нескольких фиксированных рабочих скоростей. В этом приводе скорость вращения двигателя регулируется изменением напряжения питания обмотки якоря. При широком диапазоне регулирования скорости вращения нижний предел скорости ограничен величиной зоны нечувствительности двигателя, При приближении к нижнему пределу скорости погрешность, вносимая зоной нечувствительности, возрастает, достигая величины 100 от текущего значения скорости и выше 111.Недостатками этого привода является небольшой диапазон и низкая точность регулирования рабочей скорости, обусловленные отсутствиемобратной связи по скорости,Наиболее близкой по технической5 сущности к изобретению является система, содержащая последовательносоединенные задатчик скорости, сум-матор и усилитель, а также мостовуюсхему с обмоткой якоря двигателя водном из плеч, диагональ питания которой соединена с выходом усилителя,а измерительная диагональ - со вторым :входом сумматора. В системе спомощью мостовой схемы, в одно изплеч которой вк".ючена обмотка якоря15 двигателя, выделяется ЭДС, индуцируемая во вращающемся якоре двигателя, пропорциональная скорости вращения. Ток якоря двигателя независимого возбуждения определяется с помощью следующего выражения где 09 - напряжение питания якорядвигателя;и - скорость вращения якорядвигателя;В -.сопротивление обмотки якоря двигателяс - коэффициент пропорциональности,Мостовую схему балансируют при заторможенном якоре, тогда при вращении якоря на измерительной диагона,ли мостовой схемы появляется напряжение, пропорциональное скоростиаращения, которое используется в качестве сигнала обратной связи по скорости,Вследствие того, что напряжение 10питания якоря двигателя и ЭДС, пропорциональная скорости его вращения(слагаемое са.в приведенном выше выражении), имеют разные знаки, возникает опасность, что при разбалансировке мостовой схемы, вызваннойизменениями параметров ее элементовпод действием внешних возмущений,может возникнуть положительная обратная связь по напряжению питания,что приведет к возникновению автоколебаний системы, Вследствие этого,во-первых глубина обратной связи.поскорости не может быть достаточнобольшой, а во-вторых балансировкамоста не может быть сделана полной, так как должен быть обеспечензапас устойчивости с учетом изменения параметров составляющих мостовую схему элементов, Поэтому не может быть обеспечена высокая точностьрегулирования скорости, а также,вследствие невозможности точной балансировки моста, невозможно обеспечить введение обратной связи прималых скоростях вращения двигателя, 35так как сигнал обратной связи появляется только начиная с некоторойвеличины .скорости вращения; послекомпенсации сигнала небалансаГ 23,Недостатком известной системы 40является низкая точность регулирования рабочей скорости, особенно нанижнем пределе регулируемой скорости. Кроме того, в известной системе наличие дополнительного резистора в цепи якоря двигателя приводитк увеличению потерь и к дополнительному нагреву системы.Целью изобретения является повышение точности системы без уменьшениядиапазона скоростей.Поставленная цель достигаетсятем, что в систему, содержащую двигатель постоянного тока, кинематически связанный с приводным механизмом, и последовательно соединенные55задатчик скорости, первый сумматори усилитель, введены первый ключ,несимметричный мультивибратор и последовательно соединенные второйсумматор, второй ключ, интегратори инвертирующий усилитель, причемвыход усилителя через первый ключсвязан со входом двигателя постоянного тока и первым входом второгосумматора, выход инвертирующего уси лителя соединен со вторыми входами первого и второго сумматоров, а управляющие входы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторым выходами несиммет" ричного мультивибратора.На чертеже представлена блок-схема предлагаемой системы.На чертеже задатчик Л скорости соединен с первым входом первого сумматора 2, выход которого соединен со входом усилителя 3, выход которого через первый ключ 4 связан со входом двигателя 5 постоянного тока, с валом которого соединен приводной механизл б. При этом вход двигателя 5 соединен с первым входом второго сумматора 7, выход которого через второй ключ 8 связан со входом интегратора 9, выход которого соединен со входом инвертирующего усилителя ЛО, к выходу которого подключены вторые входы сумматоров 2 и 7, Первый и второй выходы несимметричного мультивибратора 11 соединены соответ - ственно с управляющими входами ключей 4 и 8.Принцип работы системы заключается в следующемНапряжение сигнала задатчика Л скорости поступает на первый вход сумматора 2, на второй вход которого поступает напряжение с выхода инвертирующего усилителя 10. В первый момент после пуска напряжения на выходе инвертирующего усилителя ЛО равно нулю, поэтому на выходе сумматора 2 напряжение равно напряжению сигнала з адатчика Л скорости. Это напряжение поступает на вход усилителя 3, с выхода которого идет на вход ключа 4. Когда мультивибратор лл замыкает ключ 4, напряжение с выхода усилителя 3 поступает на вход двигателя 5 постоянного тока, который начинает вращаться вместе с механизмом б. Одновременно напряжение с выхода усилителя 3 через замкнутый ключ 4 прикладывается к первому входу сумматора 7, но поскольку ключ 8 в эту часть периода колебаний мультивибратора Лл оказывается разомкнутым, то напряжение с выхода сумматора 7 не достигает входа интегратора 9 и не запоминается на нем. Далее мультивибратор ЛЛ переключается, при этом ключ 4 размыкается, а ключ 8 - замыкается. Вследствие этого двигатель 5 отключается от выхода усилителя 3, но под действием кинематической энергии вращающихся масс механизма 6 продолжает вращаться, вследствие чего, поскольку обмотка возбуждения двигателя 5 остается подключенной к сети, он переходит в генераторный режим и на входе двигателя 5 появляется напряжение, пропорциональное скорос 920652ти его враще ия, которое поступаетна первый вход сумйатора 7, а с еговыхода через замкнутый в эту частьпериода работы мультивибратора 11ключ 8 - на вход интегратора 9. Навыходе интегратора 9 появляется возрастающее напряжение, которое черезинвертирующий усилитель 10 поступает на второй вход сумматора 7, вычитаясь в нем из напряжения, пропорционального скорости вращения двигателя 5, На входе интегратора 9 напряжение будет существовать до техпор, пока либо разомкнется ключ 8,что произойдет при очередном переключении мультивибратора 11, либоразностное напряжение на выходе сумматора 7 не станет равным нулю, чтоговорит о том, что напряжение навыходе инвертирующего .усилителя 10дОстигло величины напряжения, генерируемого двигателем 5После переключения мультивибратора 11 когдаключ 4 замкнут, а ключ 8 разомкнут,двигатель 5 снова переходит в двига"тельный режим работы, а напряжение,заполненное в интеграторе 9, поступает на вход сумматора 2 в качествесигнала обратной связи по скорости.Если напряжение на выходе инвертирующего усилителя 10 не достигает величины напряжения, вырабатываемого З 0двигателем 5 в генераторном режимеработы, эа один период колебаниймультивибратора 11, то оно достигаетэтой величины за два или несколькопериодов. Длительность генераторного режима работы двигателя 5 на порядок меньше длительности двигательного режима, поэтому мощность на валу двигателя 5 уменьшится незначительно. При практической аппаратурной реализации системы ключи 4 и 8могут быть выполнены как в контактном исполнении - в виде контактныхгрупп электромагнитных реле, так ив бесконтактном исполнении - в виде 45полупроводниковых.или оптоэлектронных ключей, причем если место включения ключа 8 строго определено иимеет принципиальное значение дляработы системы, тоключ 4 может бытьвключен и перед усилителем 3 (только в том случае, если усилитель 3 не имеет достаточного напряжения на выходе) .Таким образом, предлагаемая сис" тема обеспечивает получение .высокой точности регулирования величины рабочей скорости в связи с тем, что обратная связь по скорости может быть сделана любой требуемой величи" ны, так как изменение параметров источника сигнала обратной связи по скорости в широких пределах не явится причиной потери системой устойчивости,формула изобретенияСистема регулирования скорости электропривода постоянного тока, содержащая двигатель постоянного тока, кинематически связанный с приводным механизмом, и последовательно соединенные задатчик скорости, первый сумматор и усилитель, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности системы, она содержит первый ключ, несимметричный мультивибратор и последовательно соединенные второй сумматор, второй ключ, интегратор н инвертирующий усилитель, причем выход усилителя через первый ключ связан со входом двигателя постоянного тока и первым входом второго сумматора, выход инвертирующего усилителя соединен со вторыми входами первого и второго сумматоров, а управляющие входы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторым выходами несимметричного мультивибратора.Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе1. Степанов Ю.Г. и др. Следяшийэлектропривод судовых радиолокаторов, Л Судостроение, 1973,с. 38, рис. 17.2. Основы автоматизированногоэлектропривода, М., Энергия,1974, с. 242-245, 272, рис. 5-14,5-16 (прототнп),920652 Составитель Л.ПтенцоваТехред С, Мигунова Корректор Н СиницВ гиницкая Редактор М.Товтин Фи.пиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Заказ 2339/52 Тираж 908 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5