HU194661B - Electronic commutator motor drive and control of the said drive - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya elektronikus kommutációjú motoros hajtás és szabályozás, amely egyenárammal gerjesztett vagy permanens mágneses forgórészű szinkron vagy csúszógyűrűs aszinkron motort, a motor fázistekercseire csatlakoztatott elektronikus kapcsolóegységet, valamint a motor forgórészének helyzetét érzékelő helyzetérzékelőt tartalmaz. A találmány szerinti hajtás és szabályozás úgy van kialakítva, hogy a helyzetérzékelő (7) egy, a fázistekercseket (17, 18, 19) a forgórész (62) helyzetétől függően egy egyenáramú tápegységre (1) kapcsoló vezérlő egység (3) bemenetelre van kapcsolva. A vezérlő egység (3) kimenetei az egyenáramú tápegységre (1) kapcsolt, és az elektronikus kommutációt végző kapcsoló egység (5) vezérlő bemenetéivel (503-506) vannak összekapcsolva. 1 ábra Η~·Ίj—ί -1-

Description

A találmány tárgya olyan elektronikus kommutációjú egyenáramú motoros hajtás és szabályozás, amely többfázisú csúszógyűrűs motorból vagy többfázisú szinkron motorból, elektronikus kommutációt végző, kapcsolóüzemben működő áramirányító kapcsoló egységből áll. Az elektronikus kommutációjú egyenáramú motor armatúrája az aszinkron vagy szinkron motor állórésze, egyenárammal gerjesztett vagy állandó mágneses pólusrendszere pedig a motor forgórér sze.

A találmány szerinti megoldás eltér azoktól az aszinkron motoros szabályozott hajtásoktól, amelyeknél az aszinkron motort egy egyenárammal táplált inverterről változtatható nagyságú és frekvenciájú váltakozó feszültséggel tápláljuk, majd az aszinkron motor szabályozási lehetőségeinek megfelelően alakítjuk ki a kívánt nyomaték-fordulat jelleggörbét.

Több korábbi találmány foglalkozik az elektronikus kommutációjú egyenáramú motorral, például a DE 2 527 041, US 4 096 420, US 4 110 669, US 4 162 435, US 4 169 990, US 4 229 682, US 4 246 518, US 4 283 664, US 4 309 643 szabadalmi leírások.

Az ismertetett találmányok egy része helyzetérzékelőket alkalmaz a fázistekercs váltások (kommutáció) időpontjának meghatározására. A legszokásosabb megoldások: a mágneses tér változását érzékelő Halielemek, a fény változására reagáló fényérzékelők vagy a mágneses tér változásává] arányos indukált feszültséget adó tekercsek alkalmazása. Mivel a harmadik változat esetén az érzékelők a motor álló állapotában nem működnek - tekintettel arra, hogy indukált feszültség csak forgás közben keletkezik a tekercsekben -, ennél a változatnál külön áramkörrel gondoskodni kell a motor forgásba hozásáról.

A helyzetérzékelők feladata olyan kódok (jelkombinációk) kibocsátása a forgórész különböző helyzeteiben, amelyek az armatúra tekercselés egyes részeit megfelelő sorrendben és irányban gerjesztik ahhoz, hogy a motorban keletkező nyomaték a maximális nyomatékot az átkapcsolások segítségével megközelítse.

Az idézett szabadalmi leírások olyan megoldásokat is ismertetnek, amelyeknél különálló heiyzetérzékelők alkalmazására nem kerül sor, mivel az armatúratekercselésnek az adott forgórészhelyzetben a főáramkörből kiiktatott, lekapcsolt tekercsrészében (fázisában) indukált feszültséget használják a forgórészhelyzet érzékelésére. Ezeknél a megoldásoknál ugyancsak külön áramkörrel kell gondoskodni a motor forgásbahozataláról, mivel a motor álló helyzetében az indukált feszültség zérus lévén, a kapcsolóáramkörök nem kapnak jelzést a forgórészhelyzetről.

Bármelyik helyzetérzékelővél működő megoldásnál a megfelelő számú helyzetérzékelő a forgórész minden, meghatározott szögértékek közé eső szöghelyzetében megfelelő jelkombináció előállításával egy logikai áramkör segítségével biztosítja, hogy az adott határok közötti forgórész-szöghelyzetekben csak a jelkombináció által kijelölt kapcsolók működjenek, és így ebben a szögtartományban az armatúratekercselés csak egyféle, a forgórészhelyzet által meghatározott gerjesztést kapjon.

A helyzetérzékelők megfelelő (kielégítő) száma az armatúratekercselés tekercsrészeinek (fázisainak) a számától és a 360°-os villamos szögnek megfelelő el2 fordulás alatt megkívánt átkapcsolások (kommutációk) számától függ, a pólusszámtól viszont független.

Az idézett találmányok zöme általában állandó mágneses forgórészű különleges villamos géphez kapcsolódva oldja meg az elektronikus kommutációt, és nagyobb hányaduk kifejezetten kisebb teljesítményű (néhányszor 100 W-ig bezárólag) elektronikus kommutációjú egyenáramú motorokra vonatkozik.

Találmányunkkal célul tűztük ki a sorozatban gyártott középteljesítményű (néhányszor 100 k\V~ig bezárólag) csúszógyűrűs aszinkron motorok és gerjesztett vagy permanens mágneses pólusrendszerű szinkron gépek alkalmazását olyan elektronikus kommutációjú egyenáramú motoros hajtás és szabályozás kialakításához, amely csúszógyűrűs aszinkron vagy szinkron gépek egyenáramú motorként történő szabályozott működését teszi lehetővé, valamint az eddig alkalmazott elektronikus áramkörök egyszerűsítését azáltal, hogy egyes védelmeket bonyolultabb elektronikus áramkör helyett egyszerűbb elemekkel valósítunk meg, például az elektronikus kapcsolók védelmét gyorsműködésü túlfeszültség levezetőkkel, a túláramvédeímet a teljes motoráram észlelésével. Újszerű, hogy a fordulatszámmal arányos frekvenciájú jelsorozatot közvetlenül a heiyzetérzékelők adják. A megoldásunkban helyzetérzékelőkként szolgáló forgótárcsát egy sorozatmotor pajzsára és tengelyvégére könnyen felerősíthető kis helyigényű szerkezetben vannak elhelyezve.

A találmány tárgya tehát elektronikus kommutációjú motoros hajtás és szabályozás, amely egyenárammal gerjesztett vagy permanens mágneses forgórészű szinkron motort vagy csúszógyűrűs aszinkron motort, a motor fázistekercseire csatlakoztatott elektronikus kapcsolóegységet, valamint a motor forgórészhelyzetét érzékelő helyzetérzékelőt tartalmaz.

A találmány szerinti elektronikus kommutációjú motoros hajtás és szabályozás úgy van kiképezve, hogy a helyzetérzékelő egy,a fázistekercseket a forgórész helyzetétől függően egy egyenáramú tápegységre kapcsoló vezérlő egység bemenetelre van kapcsolva, amely vezérlő egység kimenetei az egyenáramú tápegységre kapcsolt, az elektronikus kommutációt végző kapcsolóegység vezérlő bemenetéivel vannak összekapcsolva.

A találmány egyik előnyös kiviteli alakja úgy van kialakítva, hogy helyzetérzékelőként három egymással villamos 120°-os szöget bezáró fényérzékelő van a motorhoz csatlakoztatva, és a vezérlő egység tartalmaz egy, a helyzetérzékelőhöz csatlakoztatott jelformáié fokozatot, amelynek egyik kimenete egy forgásirányváltón és egy logikai egységen keresztül van az elektronikus kommutációt végző kapcsoló egység vezérlő bemenetelre csatlakoztatva, míg másik kimenete fordulatszabályozön keresztül vagy egy feszültségszabályozó egyik bemenetére csatlakoztatva, továbbá a forgásirányváltó indító áramkörön keresztül van a feszültségszabályozó másik bemenetére csatlakoztatva, míg a feszültségszabályozó harmadik bemenete egy áramkorlátozó egységen keresztül van egy, a motor összfogyasztását mérő áramérzékelővel összekapcsolva, és a feszültségszabályozó kimenete a logikai egység egy további bemenetével van összekapcsolva.

A találmány még egy további kiviteli alakja úgy van kiképezve, hogy a logikai egyég még egy további be-23

194 661 menetet is tartalmaz, amnely egy túláramvédő áramkörön keresztül van áramérzékelővel összekapcsolva.

A találmány egy másik kiviteli alakja olyan megoldású, hogy a vezérlő egység még egy, az elektronikus kapcsoló egység és az egyenáram tápegység közé iktatott feszültségszabálvozó szaggató kapcsolóegységgel is össze van kapcsolva.

A találmány egy további kiviteli alakja úgy van kialakítva, hogy a jelformáló fokozat három, a helyzetérzékelő jeleit egyrészt működtető jellé, másrészt' impulzussá átalakító jelátalakítókat tartalmaz, amelyeknek kimenetéi a három állású négyáramkörös kapcsolóként kiképzett forgásirányváltó bementeire vannak csatlakoztatva, és a jelátalakítók egy-egy további kimenete egy erősítőn keresztül van a fordulatszámszabályozóval összekapcsolva.

A találmány kiviteli alakjában az elektronikus kapcsolóegységben a fázistekercsek számával megegyező számú, két-két sorosan kapcsolt vezérelt kapcsolóelemet tartalmazó párhuzamos ág van az egyenáramú tápegységre kapcsolva.

A találmány egy másik kiviteli alakjában a kapcsoló egység vezérelt kapcsolóelemei tirisztorok vagy más elektronikus vezérlésű kapcsoló elemek.

A találmány előnyös kiviteli alakja, hogy a helyzetérzékelő egy, a motor állórészére elhelyezett tartótárcsát, és arra elhelyezett, felerősített fényérzékelő elemeket és a motor tengelyére elhelyezett forgótárcsát tartalmaz.

A találmány egyik-kiviteli alakja úgy van kialakítva, hogy a helyzetérzékelő két órajelet, illetve szinkronjelet előállító jeladót és jelvevőt tartalmaz, amelyek egy órajelformáló áramkörre és egy szinkronjelformáló áramkörre vannak csatlakoztatva, és a vezérlő egység egyik bemenetével az órajeiformáló áramkörre csatlakoztatott léptetőjel átkapcsolóegységet tartalmaz, amely léptető jel átkapcsoló egység másik bemenete egy indítójelgenerátorral van összekapcsolva, és a léptetőjel átkapcsoló egység még egy további bemenete egy átkapcsolás vezérlő egységen keresztül van a szinkronjelformáló áramkörre csatlakoztatva, míg a szinkronjelformáló áramkör közvetlenül van egy számláló egyik bemenetére kapcsolva, amely számláló másik bemenete a léptető jel átkapcsoló egység kimenetével van összekötve, és a számláló egy kódolón keresztül van az elektronikus kapcsoló egység vezérlő bemenetelre csatlakoztatva.

A találmány egy további kiviteli alakja úgy van kialakítva, hogy a helyzetérzékelő tartalmaz egy, két körgyűrű alakú részből álló kódtárcsát, amely a motor tengelyére van felerősítve, és ahol az egyik körgyűrű alakú rész a szinkronjeleknek megfelelő, a másik az órajeleknek megfelelő számú fényvisszaverő és nem-fényvisszaverő csíkokkal van ellátva, és a motor állórészén két fényjeladóból és fényjelvevőből álló fényérzékelő van elhelyezve.

A találmány kiviteli alakjában a vezérelt elektronikus kapcsoló elemekkel legalább egy túlfeszültség levezető dióda van párhuzamosan kapcsolva.

Új a mégoldásunk azon része is, amelynél az impulzusszéíesség modulációval történő szabályozás a kommutációt végző elektronikus kapcsolókkal történik.

Új az a megoldásunk is, amelynél egy-egy fázistekercs lakapcsolása előtt a sorrakerülő következő fázistekercs először párhuzamosan kapcsolódik a következő átkapcsolásnál kiiktatandó fázistekerccsel, így a motoráram egyenletessége még jobban biztosított.

Megtaláltuk a módját annak is, hogy a kommutációt csak két helyzetérzékelővel is vezérelni lehessen a fázisszámtó! és az ezzel összefüggő fordulatonként! átkapcsolások számától függetlenül.

Ezen második megoldásunkban újdonság, hogy az érzékelők által adott jelsorozatból a kommutációhoz szükséges kódot számlálóval és egy PROM segítségével amely az egyes impulzusokhoz a megfelelő működtető kódot hozzárendeli - állítjuk elő.

Új megoldás az áramkorlátozás és túláramvédelem szétválasztása. A túláramvédelem egy, a névleges áramnál lényegesen magasabb, meghibásodásból eredő áram esetén megoldásunkban a kommutálást végző elektronikus kapcsolókra hat, és azokat kikapcsolt állapotba hozza, és a működést letiltja oly módon, hogy a motor a tiltásnak a kezelő által foganatosított feloldása nélkül nem helyezhető újra üzembe. A túláramvédelmet működtető áramkör kioldójelével a tápfeszültséget is lekapcsolhatjuk. A túláramvédelem jellegzetessége a gyakorlatilag késleltetés nélküli működés.

Az áramkorlátozás a névleges áram mérsékelt túllépése esetén kezd működni. Hatására a még termikusán megengedhető túlterhelések esetén a motor üzemben tartható. Az áramkorlátozás teszi lehetővé a motor veszélymentes indítását és forgásirányváltását, va- . lamint egyéb üzem közben fellépő időleges túlterhelések elviselését.

Új a forgásirányváltás megoldása a szabályozó elektronikán belül alkalmazott kisteljesítményű kapcsolóval, amely a motort automatikusan leállítja, · majd újraindítja a megváltozott forgásirányban.

Új az indítás megoldása is. Az indító-áramkör a motort automatikusan nulla feszültségről folyamatosan emelkedő feszültséggel táplálja az indítás folyamata alatt.

Új az a megoldás, amely két érzékelő alkalmazása esetén fényvisszaverő csíkokkal ellátott öntapadó tárcsafólia segítségével veri vissza a fényt. Ez a fólia a tengelyvégen rögzített szíj tárcsa vagy fogaskerék homlokfelületére tapasztható. Célszerű infravörös fényforrás alkalmazása, hogy a szokásos világítótestek és lámpák fénye ne zavarjon.A fényforrás és a fényérzékelő egy, a motor pajzsára szerelhető egység.

A találmány a továbbiakban példakénti kiviteli alakjai segítségével a mellékelt ábrákon ismertetjük részletesebben. Az

1. ábrán látható a találmány egyik példakénti kiviteli alakjának a blokkvázlata, a

2. ábrán a kommutácíó során az egyenáramú tápegységre kapcsolódó fázistekercsek kapcsolási sorrendjének egyik változata, valamint a mágneses tér 60°-os elfordulásának sorrendje az óramutató járásával megegyező irányú forgás esetén. A

3. ábrán látható a fázistekercsek kommutácíó során történő kapcsolási sorrendjének egy további változata. A

4a és 4b ábrákon látható a három fényérzékelőt tartalmazó helyzetérzékelö egy példakénti kiviteli alakja, az

5. ábrán pedig az 1. ábrán bemutatott blokkvázlat3

194 661 ból a kommutációt végző kapcsoló egység egy példakénti kiviteli alakja. A

6. ábra az 1. ábrán bemutatott blokkvázlatnál alkalmazott vezérlő egység egy példakénti kiviteli alakjának blokkvázlata. A

7. ábrán látható a 6. ábrán bemutatott kiviteli alakhoz kiképzett jelformáló fokozat és forgásirányváltó egy példakénti kiviteli alakja. A

8. ábra a vezérlő egység logikai egységének egy kiviteli alakját, a

9. ábra pedig a vezérlő egység túláramvédő áramkörének egy kiviteli alakját mutatja. A

10. ábrán a vezérlő egység fordulatszámszabályozójának egy kiviteli alakja, a

11. ábrán a vezérlő egység indító áramkörének egy kiviteli alakja, a

12. ábrán a vezérlő egység áramkorlátozó egységének egy kiviteli alakja látható. A

13. ábrán látható a vezérlő egység feszültségszabályozójának egy példakénti kiviteli alakja, a

14. ábrán a vezérlő egség be- és kimeneteinek időfüggvénye,'míg a

15. ábrán a találmány egy további példakénti kiviteli alakjának blokkvázlata. A

16a és 16b ábrák a helyzetérzékelő egy példakénti kiviteli alakját, a

17. ábra pedig a vezérlő egységnek a 15. ábrán látható blokkvázlathoz kiképzett kiviteli alakját mutatja. A

18. ábrán látható a 17. ábra kódoló áramköre PROM-jának programja.

Az 1. ábrán látható tehát a találmány lényegét tükröző elektronikus kommutációjú egyenáramú motoros hajtás és szabályozás blokkvázlata, amely tartalmazza az egyenáramú 1 tápegységet, a 2 áramérzékelőt, a 2 áramérzékelőre csatlakoztatott 3 vezérlő egységet, amely 3 vezérlő egység a kommutációt végző elektronikus 5 kapcsoló egységre van csatlakoztatva, amely működteti a 6 motort. A 6 motorhoz van csatlakoztatva a 7 helyzetérzékelő és a 7 helyzetérzékelő kimenete van a 3 vezérlő egységhez elvezetve. A 2 áramérzékelő célszerűen az egyenáramú 1 tápegység egyik kivezetésére van sorosan csatlakoztatva, így az méri és jelzi a 6 motor összfogyasztását. Az egyenáramú 1 tápegység lehet váltakozó feszültségről egyenfeszültséget előállító egyenirányító, de lehet akkumulátor is. A 2. áramérzékelő adott esetben feszültségszabályozó szaggató 4 kapcsoló egységen keresztül van az elektronikus 5 kapcsoló egységre csatlakoztatva. Alapvetően két kiviteli alakot mutatunk be, az egyik kiviteli alaknál a 7 helyzetérzékelő szerkezetében három, a másik kiviteli alaknál két 21 fényérzékelőt alkalmazunk, amely 7 helyzetérzékelő a 6 motorhoz van csatlakoztatva.

Az 1. ábrán bemutatott blokkvázlat elemei mind arra az esetre vannak kiképezve, ha 7 helyzetérzékelőben három 21 fényérzékelő van.

A 6 motor, amely részletesebben az 5. ábrán látható, a kommutátoros egyenáramú gép elve szerint fog működni, ha a 61 állórész 17, 18 és 19 fázistekercseinek a táplálása úgy van megvalósítva, hogy a 61 állórész mágneses tere a 62 forgórész pólusainak mágneses tengelyéhez képest villamos szögben mérve 90 ±a szöggel van eltolva minden 2a tengelyelforduláshoz tartozó kommutációs szakaszban. A példa4 kénti kiviteli alak egy háromfázisú 6 motor, amely az

5. ábrán látható, és amelynek 61 állórésze és 62 forgórésze van, és a 61 állórész 17, 18 és 19 fázistekercseinek 601, 602 és 603 bemenete van az elektronikus 5 kapcsoló egység 509,510 és 511 kimenetére csatlakoztatva. Ez a példakénti kiviteli alak tartalmazza tehát a 6 motort, az 5 kapcsoló egységet és a 7 helyzetérzékelőt, valamint a 3 vezérlő egységet. A 4. ábrán látható a 7 helyzetérzékelő egy példakénti kiviteli alakja, illetve a három 21 fényérzékelő elhelyezése. A 61 állórészre van a 20 tartótárcsa elhelyezve, amelyen három, egymástól villamos 12O’-ra elhelyezett 21 fényérzékelő van. A 21 fényérzékelő egy fényforrást és egy fényre reagáló elektronikus elemet, célszerűen fotodi-ódát vagy fototranzisztort tartalmaz, és ezek között forog a 6 motor 63 tengelyére felerősített 22 forgótárcsa. A 22 forgótárcsa úgy van kiképezve, hogy minden 180’-os villamos szöggel történő elfordulás után a fény útját váltakozva szabaddá teszi, majd elzárja. A három egymással villamos 120*-ot bezáróan elhelyezett 21 fényérzékelő által kiadott jeleket, amelyek a 3 vezérlő egységhez vannak elvezetve, a 14. ábra első három sora mutatja. Az 5. ábrán látható a kommutációt végző elektronikus 5 kapcsoló egység egy példakénti kiviteli alakja. Az elektronikus 5 kapcsoló egység 501 és 502 bemenetelre van az 1 tápegység csatlakoztatva, az egyik 101 kimenete közvetlenül, a másik 102 kimenete 2 áramérzékelőn keresztül. Az 5 kapcsoló egység hat elektronikus vezérelt 51-56 kapcsoló elemet, két-két 51, 54, illetve 52,55 és 53, 56 kapcsoló elemmel párhuzamosan kapcsolt túlfeszültség levezető 57 diódát tartalmaz, ahol az 51-56 kapcsoló elemek 503, 504, 505, 506, 507 és 508 vezérlő bemenetel vannak a 3 vezérlő egység 335, 336, 337, 338, 339 és 330 kimeneteire csatlakoztatva. A 3 vezérlő egység blokkvázlata a 6. ábrán látható. A 3 vezérlő egység tartalmaz egy 3.1 jelformáló fokozatot, amely a 7 helyzetérzékelőhöz van csatlakoztatva, és amely 3.1 jelformáló fokozat kimenete egyrészt a 3.2 forgásirányváltón és a 3.3 logikai egységen keresztül van az 5 kapcsoló egységre csatlakoztatva, másrészt pedig egy 3.5 fordulatszámszabályzón és egy 3.8 feszültségszabályzón keresztül szintén el van vezetve a 3.3 logikai egység egy további bemenetére. A 3.8 feszültségszabályozó egyegy további bemenete 3.6 indító áramkörön keresztül össze van kapcsolva a 3.2 forgásirányváltóval és egy

3.7 áramkorlátozó egységen keresztül a 2 áramérzékelővel. A 2 áramérzékelő még egy további 3.4 túláramvédő áramkörön keresztül is kapcsolódik a 3.3 logikai egységgel. A 3.8 feszültségszabályozó adott esetben feszültségszabályozó 4 szaggató kapcsoló egységgel is össze van kapcsolva és azon keresztül van az 5 kapcsoló egységgel összekötve.

A 7. ábrán látható a 3.1 jelformáló fokozat s a 3.2 forgásirányváltó egy egy példakénti kiviteli alakja. A 3.1 jelformáló fokozat három 23,24 és 25 jelátalakítót tartalmaz, amelyeknek 310, 311 és 312 bemenetel vannak a 7 helyzetérzékelő 21 fényérzékelőihez csatlakoztatva, A 23, 24 és 25 jelátalakítók egyrészt négyszögjelet állítanak elő, másrészt pedig egy-egy az átkapcsolásra jellemző impulzust. Ezt például inverterekkel, ellenállásokkal és kondenzátorral mint differenciálható elemmel lehet megvalósítani. Mindhárom 23, 24 és 25 jelátalakítónak az impulzus kimenete egy 26 erősítőre van kapcsolva, amelynek 316 kimenete a

194 661 '

3.5 fordulatszámszabályozó bemenetéhez csatlakozik. A 23, 24 és 25 jelátalakítók 313, 314, és 315 kimenete van a háromállású négyáramkörös kapcsolóként kiképzett 3.2 forgásirányváltó 320, 321 és 322 bemenetére csatlakoztatva. A 3.2 forgásirányváltó 323, 324 és 325 kimenetei a 3.3 logikai egység 331, 332 és 333 bemenetelre vannak csatlakoztatva.

A 8. ábrán látható a 3 vezérlő egységnek a 3.3 logikai egysége, amelynek 331, 332 és 333 bemenetel a 3.2 forgásirányváltó 323, 324 és 325 kimenetelve! vannak összekapcsolva, mégpedig úgy, hogy mind’ egyik 331, 332 és 333 bemenet egy-egy 27 NEM-ÉSkapun keresztül van egy további 28 ES-kapura csatlakoztatva, és a 28 ÉS-kapuk kimenetei egy-egy további 29 NEM-ÉS-kapura vannak csatlakoztatva, amely 29 NEM-ÉS kapuk 335, 336, 337, 338, 339 és 330 kimenetei vannak az elektronikus 5 kapcsoló egységben lévő 503, 504, 505, 506, 507 és 508 bemenetekkel összekapcsolva. A 28 ÉS-kapuk egy-egy bemenete összekapcsolva a 334 bemenetel képezi, és a 3.4 túláramvédő áramkör egyik 343 kimenetével, valamint a

3.8 feszültségszabályozó 384 kimenetével kapcsolódik.

A 9. ábrán látható a 3.4 túláramvédő áramkör egy példakénti kiviteli alakja, amelynek 341 és 342 bemenete van a 2 áramérzékelő 201 és 202 kimenetével összekapcsolva. A 3.4 túláramvédő áramkör 341 bemenete egy 31 erősítő egyik bemenetére van csatlakoztatva, amely 31 erősítő másik célszerűen nem invertáló bemenete egy 30 feszültségosztóra mint referenciajeladóra van csatlakoztatva. A 31 erősítőnél a ellenállás van negatív visszacsatolásként az invertáló bemenet és kimenet közé csatlakoztatva, amely kimenetre egy 34 dióda van sorosan kapcsolva, és a dióda és a nem invertáló bemenet közé egy további visszacsatoló 32 ellenállás van kötve. A 34 dióda kimenetére egyrészt egy kézi vissza-állító 35 kapcsoló van csatlakoztatva, másrészt sorosan a 87 ellenálláson át az 50 tranzisztor bázisára és ennek kollektora csatlakozik a 3.4 túláramvédő áramkör 343 kimenetéhez.

A 10. ábrán látható a 3 vezérlő egység 3.5 fordulatszámszabályozójának egy példaként! kiviteli alakja, amely lényegében egy fordulatszám-feszültség átalakító, amely tartalmz egy, a 35! bemenetű és a 3.1 jelformáló fokozat 316 kimenetére csatlakoztatott 36 monostabil multivibrátort, amelynek 352 kimenete egy 38 integrátor egyik bemenetére van csatlakoztatva, amely 38 integrátor másik bemenete 37 referencia jeladóra van kötve. A 38 integrátor 353 kimenete képezi a 3.5 fordulatszámszabályozó kimenetét, amely azután a 3.8 feszültségszabályozó 382 bemenetére van csatlakoztatva.

All. ábrán látható a 3 vezérlő egység 3.6 indító áramkörének egy példakénti kiviteli alakja, amely 361 és 362 bemenetéivel van a 3.2 forgásirányváltó 327 és 328 kimeneteire csatlakoztatva. A 3.6 indító áramkör egyik 362 bemenete 40 ellenálláson keresztül a negatív feszültségre van kapcsolva, másik 361 bemenete egy 41 ellenállást és 42 kondenzátort tartalmazó integráló tagon keresztül egy-39 követő erősítőre csatlakozik, amelynek 363 kimenete a 3.8 feszültségszabályozó 381 bemenetére van kapcsolva. A 12. ábrán látható a 3.7 áramkorlátozó egység egy példakénti kiviteli alakja. A 3.7 áramkorlátozó egység 371 és 372 bemenete van a 2 áramérzékelő 201 és 202 kimenetével összekapcsolva, és 371 bemenete egy 44 erősítő egyik bemenetére van kapcsolva. A 44 erősítő másik bemenete egy, a kívánt áramértékre beállított 43 feszültségosztóval van összekapcsolva. A 3.7 áramkorlátozó egység 373 kimenete a 3.8 feszültségszabályozó egy további 383 bemenetére van kapcsolva.

A 13. ábrán látható a 3.8 feszültségszabályozó egy példakénti kiviteli alakja. A 3.8 feszültségszabályozó

381 bemenete a 3.6 indító áramkör 364 kimenetével

382 bemenete a 3.5 fordulatszámszabályozó 353 kimenetével, 383 bemenete a 3.7 áramkorlátozó egység 373 kimenetével van összekapcsolva, és a három 381, 382 és 383 bemenete egy 45 összegző áramkörön keresztül vagy közvetlenül van a 46 komparátorként kiképzett 47 és 48 tranzisztorokat és 81 ellenállást tartalmazó kapcsolás egyik bemenetére csatlakoztatva. A 46 komparátor egy egyenfeszültségre szuperponált fűrészjelet előállító 49 generátorral van vezérelve, és annak 385 kimenetével összekapcsolva. A 46 komparátor 384 kimenete van egyrészt a 3.3 logikai egység, másrészt adott esetben a feszültségszabályozó 4 szaggató kapcsoló egyik bemenetére elvezetve.

A három 21 fényérzékelőt tartalmazó 7 helyzetérzékelővel kapcsolt hajtás és szabályozás működése a következő: Ahogyan ez az 1. ábrán látható, az egyenfeszültségű 1 tápegységről van biztosítva az elektronikus 5 kapcsoló egység számára a 2 áramérzékelőn keresztül a tápfeszültség. Az 1. ábrán szaggatott vonallal jelölt szaggató 4 kapcsoló egység adott esetben mint további szabályozó elem van közbeiktatva. Az elektronikus 5 kapcsoló egység, amelyet egyébként az 5. ábra mutat, a 6 motor 17, 18 és 19 fázistekercsei számára a 3 vezérlő egység által megszabott módon, azaz a 6 motorra szerelt 7 heiyzetérzékelő függvényében, valamint a 2 áramérzékelő függvényében kapcsolja az 1 tápegységet. A 6 motor a mechanikus kommutátoros egyenáramú gép elve szerint fog működni, ha a 61 állórész táplálása az 5 kapcsoló egységről úgy van biztosítva, ahogy ezt a találmány szerinti hajtás megvalósítja, tehát a 61 állórész mégneses tere a 62 forgórész pólusainak mágneses tengelyéhez képest villamos szögben 90° ± a szöggel van eltolva minden 2a tengelyelforduláshoz tartozó kommutációs szakaszban. A példakénti kiviteli alaknál egy háromfázisú 6 motort alkalmaztunk, és az a szög értéke villamos szögben 30° az egyik változatnál, és 15° a másik változatnál. Ezeknél a megoldásoknál tehát egy-egy kommutációs szakaszban villamos szögben mérve 2a = 60°, illetve 2a=30°. A mechanikus kommutátoros gépeknél a tekercsek kommutálása olyan sűrű, hogy a 61 állórész és a 62 forgórész pólusok mágneses terének irányai áital bezárt szög 90°-tól alig tér el, és egy-egy kommutációs szakaszhoz tartozó 62 forgórész elfordulás csak 1-2° villamos szögben mérve. A továbbiakban az elfordulásra adott szögértékek automatikusan villamos szögben értendők. Az elektronikus kommutációjú motoroknál háromfázisú tekercselés esetén a 90°-os szöghelyzet nagyobb pontosságú betartása lehetséges, de nem szükséges, mivel a kialakuló nyomaték ingadozása még a = 30° esetén sem zavaró.

A találmány szerint a 61 állórész mágneses terének irányváltásához a 62 forgórész elfordulás közben változó helyzetét 7 helyzeterzékelővel érzékelve a 61 állórész három 17, 18 és 19 fázistekercse közül kettőt5

194 661 kettőt váltakozva, megfelelő sorrendben kapcsolunk a vezérelt elektronikus 51-56 kapcsoló elemekkel az 1 tápegységre. A váltás a 2. ábrán látható megoldásnál minden 60’-os elfordulás után következik be oly módon, hogy egy-egy 60’-os kornmutációs szakaszban a 17, 18 és 19 fázistekercsek közül mindig kettő van sorosan az 1 tápegységre kapcsolva, a harmadik 17, 18 vagy 19 fázistekercs pedig szabad. Váltáskor kommutáláskor - az eddig lekapcsolt 17, 18 vagy 19 fázistekercs lesz az 1 tápegységre kapcsolva és az egyik - az előző szakaszban működő - 17, 18 vagy 19 fázistekercs lekapcsolva. Az átkapcsoláskor a mágneses tér iránya ugyancsak 60°-os lépésekben fordul el. A 2. ábrán látható a 17, 18 vagy 19 tekercseken átfolyó áramirány, a hosszú nyíl pedig a mágneses tér irányát mutatja.

A 3. ábrán bemutatott megoldásnál a kommutálás menete olyan, hogy a 17, 18 és 19 fázistekercsek úgy vannak felváltva az 1 tápegységre kapcsolva, hogy minden második váltásnál - minden második 30’-os elfordulásnál - az addig lekapcsolt 17, 18 vagy 19 fázistekercset az egyik működő 17, 18 vagy 19 fázistekerccsel párhuzamosan kapcsoljuk a következő 30°os elfordulás tartamáig. Ennél a megoldásnál tehát minden második 30°-os elfordulás tartama alatt mindhárom 17, 18 és 19 fázistekercs vezet áramot. A szakasz végén a 30’-os elfordulás megtétele után a soronkövetkező váltásnál azt a 17, 18 vagy 19 fázistekercset, amellyel a szakasz kezdetén párhuzamosan kapcsoltunk, lekapcsoljuk. Az átkapcsolások menetét és a mágneses tér irányának a változását mutatja a 3. ábra, ahol a jelölések a 2. ábrával megegyeznek. A 7 helyzetérzékelőt a korábbiakban már ismertettük, működése pedig a következő: A három egymástól 120”-ra eltolva elhelyezett 21 fényérzékelő adja a vezérlőjeleket a 3 vezérlő egység 3.1 jelformáló fokozatának 310, 311 és 312 bemenetére. A vezérlő jelek jelealakját a 14. ábrán láthatjuk. Az egyébként a 7. ábrán is megfigyelhető 7 helyzetérzékelőben természetesen a 21 fényérzékelőktől eltérő jeladó elemek is alkalmazhatók. Ez esetben a más felépítésű 7 helyzetérzékelő más lefutású jelét ismét a 3.1 jelformáló fokozat alakítja át a jól feldolgozható jellé. A 7 helyzetérzékelő kimenőjele képezi tehát a 3 vezérlő egység egyik bemenő jelét, míg a 3 vezérlő egység másik bemenő jeiér5'2 áramérzékelő adja. A 2 áramérzékelő . lehet például egy hiteles ellenállás (sönt), amely a 6 motor összfogyasztásával arányos jelet továbbítja a 3 vezérlő egység felé. A 3 vezérlő egység felépítését a 6.

ábra mutatja, működése pedig a következő:

A 7 helyzetérzékelő kimenő jelei vannak tehát a 3 vezérlő egység 3.1 jelformáló fokozatának 310, 311 és 312 bemenetére vezetve, amely 3.1 jelformáló fokozat tartalmaz három 23, 24 és 25 jelátalakítót, amelyek a 7 helyzetérzékelő 21 fényérzékelőinek a jeléből egyrészt négyszögjelet állítanak elő, másrészt pedig egyegy impulzus jelet is előállítanak az egyes jelátmeneteknél. A 313, 314 és 315 kimenetek jeleinek jelalakja van a 14. ábra 4, 5 és 6 sorában bemutatva, míg a 316 kimeneten megjelenő jel, amely az egyes 23, 24 és 25 jelátalakítók második kimenetein megjelenő jeleknek egy 26 erősítőn keresztül összegzett jele, látható a 14. ábra 7 sorában. A 3.1 jelformáló fokozat kimenőjelei vannak a háromállású négyáramkörű kapcsolóként kiképzett 32 forgásirányváító bemenetelre csatlakoztatva.

A 3.2 forgásirányváltó az ellenkező irányú véghelyzetbe váltásával fordítja meg a forgásirányt és közben a középső állásában gondoskodik arról, hogy a 327 és 328 kimenetére csatlakoztatott 3.6 indító áramkör a tranzienseket megfelelően befolyásolja. A 3.1 jelformáló fokozat 316 kimenetén megjelenő jel közvetlenül van a 3.5 fordulatszámszabályozó 351 bemenetére elvezetve. A 3 vezérlő egység 3.3 logikai egysége, amelynek 331, 332 és 333 bemenetére a 3.2 forgásirányváltó 323, 324 és 325 kimenete van csatlakoztatva, a 8. ábrán látható. Működése a következő:

A 3.2 forgásirányváltóról érkező bemenő jeleket a három 27 NEM-ÉS-kapu invertálja, és a jelek és annak invertált értékei olyan csoportosításban kerülnek a 28 ÉS-kapukra, hogy 60°-os elfordulásoknál megfelelő ütemben váltva mindig csak két kimenőjel legyen magas szintű. Ezeket a 28 ÉS-kapuk kimenetén megjelenő jeleket egy-egy további 29 NEM-ÉS-kapu invertálja, és a 335, 336, 337, 338, 339 és 330 kimeneteken megkapjuk az 5 kapcsoló egység 503-508 vezérlő bemenetelre jutó jeleket. Ezek a jelek a 14. ábrán a kilenc-tizennégy sorban láthatók. Az ábrán bemutatottjelek a 3.2 forgásirányváltó 7. ábrán látható helyzetéhez vannak rendelve. A 3.3. logikai egység azonban nemcsak a 7 helyzetérzékelővel van kapcsolatban, hanem, ahogyan ez a 6. ábrán is jól látható, a 2 áramérzékelővel is a 3.4 túláramvédő áramkörön keresztül, valamint egy 3.8 feszültségszabályozóval is, amely bemenő jelet kap a 3.1 jelformák? fokozatról a

3.5 fordulatszámszabályozón keresztül és a 3.2 forgásirányváltóról a 3.6 indító áramkörön keresztül, valamint a 2 áramérzékelőről a 3.7 áramkorlátozó egységen keresztül. így tulajdonképpen a bevezetőben kitűzött cél egyetlen 3 vezérlő egység megfelelő kialakításával valósítható meg. Ha a 3.3 logikai egység akár a

3.8 feszültségszabályozóról, akár a 3.4 túláramvédő áramkörről logikai 0 jelet kap, a 3.3 logikai egység kimenetén nem lesz vezérlő jel, azaz az 5 kapcsoló egység nem továbbítja az 1 tápegységről a tápfeszültséget a 6 motor felé.

A 3.4 túláramvédő áramkör a 9. ábrán látható és működése a következő:

A 341 és 342 bemenete van a 2 áramérzékelő 201 és 202 kimenetére csatlakoztatva, és ennek jele van 86 ellenálláson keresztül egy 31 erősítő egyik bemenetére, az ábránkon bemutatott kiviteli alaknál az invertáló bemenetére csatlakoztatva. A 31 erősítő másik bemenete 85 ellenálláson keresztül a 30 feszültségosztóra van kapcsolva, amelyen beállítható az az áramérték, amelynél le kívánjuk a berendezést kapcsolni. A 30 feszültségosztóról negatív feszültség van egy 32 ellenálláson keresztül a 31 erősítő nem invertáló bemenetére vezetve, és ez a jel a 31 erősítő kimenetét negatív irányba eltolva biztosítja, hogy a kimenetére sorosan csatlakoztatott 34 dióda le legyen zárva, és ne érvényesüljön a 32 ellenállás, mint pozitív visszacsatolás, és egyúttal biztosítva van az is, hogy a 343 kimeneté egy 50 tranzisztor 87 ellenállás közbeiktatásával logikai magas szint legyen. Ha a 2 áramérzékelőről érkező jel a 30 feszültségosztón beállított értéket túllépi, a 31 erősítő kimenete átbillen, létrejön a pozitív visszacsatolás és a 31 erősítő kimenete akkor is pozitív

-611

194 661 értéken marad, ha a 2 áramérzékelő árama időközben ismételten lecsökken. A 31 erősítő kimenetére azért van egy kézi működésű visszaváltó 35 kapcsoló iktatva, hogy miután észleltük a túláramot, a 35 kapcsolóval vissza lehet billenteni a 31 erősítőt. Természetesen a 35 kapcsoló automatikusan is működtethető, vagy I a 31 erősítő kimenő jele egy jelfeldolgozó egységre j vagy regisztrálóra is elvezethető a túláram regisztrálá- \ sához. Mindaddig egyébként, amíg a 343 kimeneti alacsony logikai szintű, azaz vagy az áram túl nagy, vagy még nem lett visszaállítva, a 31 erősítő kimenete' a 35 kapcsolóval, a 3.3 logikai egység tiltó jelet kap.;

A 30 feszültségosztó értékét úgy kell beállítani, hogy a letiltás annál az áramértéknél következzen be, amelyet rövid ideig (ez általában 10-50 msec) károsodás nélkül elviselnek az 5 kapcsoló egység kapcsolói.

A 3.5 fordulatszámszabályozó lényegében egy fordulatszám-feszültség átalakító, amelynek 351 bemenetére jutó jele egy olyan impulzus-sorozat, amelynek ismétlődési ideje arápyos a fordulatszámmal, és időbeni lefutása a 14. ábra hetedik sorában látható. Minden bejövő impulzus indítja a 36 monostabil multivibrátort, amelynek 352 kimenetén lévő jel a 14. ábra nyolcadik sorában látható. A 36 monostabil multivibrátor időzítését úgy kell beállítani, hogy a megengedett legnagyobb fordulatszám esetén se töltse ki a teljes időintervallumot, de lehetőleg annak közelében legyen.

A 3.6 indító áramkör all. ábrán látható. A 3.6 indító áramkör 361 és 362 bemenetelt* amelyek a 3.2 forgásirányváltó 327 és 328 kimenetével vannak öszszekőtve, a 3.2 forgásirányváltó a 6 motor álló állapotához tartozó középhelyzetében rövidrezárja, másik két helyzetében, tehát jobbra vagy balra forgáskor, szabadon hagyja (kinyitja). Rövidzárás esetében a 39 követő erősítő pozitív bemenetére kötött 42 kondenzátor egy 40 ellenálláson negatív feszültségre töltődik. A rövidzár megszűnésekor a pozitív feszültségre kapcsolt 41 ellenálláson keresztül a 42 kondenzátor kapocsfeszültsége a negatív értékről lassan a pozitív értékek irányába változik. Ezt a változást másolja a 39 követő erősítő és vezérli vele a 363 kimeneten keresztül a 3.8 feszültségszabályozót. Ennek következtében indításkor a kapocsfeszültség nulla értékről indulva folyamatosan növekszik üzemi értékére.

A 3.7 áramkorlátozó egység részletei a 12. ábrán láthatók. Bemenőjelét a 2 áramérzékelőről a 371 és 372 bemeneten kapja oly módon, hogy a 371 bemenet negatív a 372 bemenethez képest. A kimenőjelet szolgáltató 44 erősítő negatív bemenetére 43 feszültségosztón beállított negatív feszültség jut. így a 44 erősítő 373 kimenete közel a pozitív tápfeszültségig tolódik el. Amikor a 371 bemenet feszültsége megközelíti a 43 feszültségosztón beállított értéket, a feszültség a 373 kimeneten a tápfeszültséget megközelítő pozitív értékről csökkenni kezd és eltolódik a negatív értékek irányába, és a 3.8 feszültségszabályozót - a 373 kimenetet a 3.8 feszültségszabályozó 383 bemenetével öszszekötve - úgy vezérli, hogy a 6 motor kapocsfeszültségét csökkentse.

A 3.8 feszültségszabályozó részletei a 13. ábrán láthatók. A 3.8 feszültségszabályozó a 6 motor kapocsfeszültségének középértékét a 3.3 logikai egységen keresztül a kommutációt végző elektronikus 5 kapcsoló egység, vagy a feszültségszabályozó 4 szaggató kapcsolóegység útján az impulzus szélesség moduláció módszerével állítja be.

A 3.8 feszültségszabályozó áramkör a 3.6 indító áramkör, a 3.5 fordulatszámszabályozó és a 3.7 áramkorlátozó egység jeleit a 381, 382 és 383 bemeneteken fogadja.

Két 382, 383 bemenet jeleit 45 összegző áramkör összegzi, majd a 381 bemeneten érkező jellel egy 47 tranzisztor bázisán összegez. Ezzel a 47 tranzisztorral egy második 48 tranzisztor 46 komparátorként működik. Ennek a második 48 tranzisztornak bázisára van kötve egy, három 103, 104 és 105 tranzisztorból álló részegység 385 kimenete, ily módon a 385 kimeneten jelentkező egyenfeszültségre szuperponált fűrészfog rezgést a második 48 tranzisztor bázisára vezetjük. Amikor az első tranzisztor 47 bázisán megjelenő feszültség nagyobb, mint a második 48 tranzisztor bázisfeszültségének maximuma, a kimenő feszültség zérus, és amikor az első 47 tranzisztor bázisfeszültsége kisebb, mint a második 48 tranzisztor bázisán megjelenő feszültség minimuma, akkor a kimeneten állandó egyenfeszültség van. Ha az első 47 tranzisztor bázisfeszültsége a két határérték közé esik, akkor feszültségimpulzusokat kapunk, amelyeknek időtartama a két bázis feszültségének egymáshoz viszonyított értékétől függA találmány szerinti hajtás és szabályozás egy további példakénti kiviteli alakja látható a 15. ábrán, ahol is egyrészt a 7 helyzetérzékelő van másképpen megvalósítva, másrészt pedig a 3 vezérlő egység. A 7 helyzetérzékelő a 16a, 16b és I6c ábrákon látható, és tartalmaz egy, a 6 motor 63 tengelyére felerősített 71 kódtárcsát, amely két részre van osztva, és mindkét részen fényvisszaverő és nem fényvisszaverő sávok váltják egymást, az egyik részen a szinkronjelnek megfelelően vannak a sávok, azaz ezzel határozzuk meg a referenciahelyzetet, a másik a referenciahelyzettől való eltérést jelző órajelek előállítására szolgál. A 6 motor 61 állórészén van a 72 érzékelő elhelyezve, amely két 73 jeladóból és két 74 jelvevőből áll. A 73 jeladók és a 74 jelvevők úgy vannak elhelyezve, hogy a 71 kódtárcsán lévő fényvisszaverő csíkokról pontosan a 74 jelvevőre verődjön vissza a 73 jeladóról kibocsátott fény. A 7 helyzetérzékelő jelei egyrészt egy 8 órajelformáló áramkörre, másrészt egy 9 szinkronjelformáló áramkörre vannak elvezetve, amelyek célszerűen 75 inverterekből vannak felépítve. A cél az, hogy digitálisan jól feldolgozható jeleket állítsunk elő az érzékelt jelekből. A 9 szinkronjelformáló áramkör egy 76 differenciáló tagot is tartalmaz. A 3 vezérlő egység tartalmaz még egy 10 indítójelgenerátort és egy, a 9 szinkronjelformáló áramkörről működtetett 12 átkapcsolásvezérlő egyságet. A 10 indítójelgenerátor, a 8 órajelformáló áramkör és a 12 átkapcsolásvezérlő egység egy, léptetőjel 11 átkapcsoló egységre van elvezetve, amely, ahogyan ez a 17. ábrán is látható, tartalmaz két 77 NEM-ÉS-kaput és egy ezekhez csatlakoztatott 78 VAGY-kaput. A 11 átkapcsoló egység, valamint a 9 szinkronjelformáló áramkör egy 13 számlálóra van elvezetve, amely lehet például a 7492 integrált áramkör, és a 13 számláló 175, 176, 177 és 178 kimenetei vannak egy PROM-ból kiképzett 14 kódoló egység bemenetére csatlakoztatva, amelynek 181-186 kimenetei vannak az elektronikus 5 kapcsoló egység 501-508 vezérlő bemenetelre csatlakoztatva.

-7.13 . 1

Ezen példakénti kiviteli alak működése a következő : a 72 érzékelőt tartalmazó 7 helyzetérzékelős megoldásnál a 62 forgórész helyzetét tehát két jel segítségével lehet pontosan meghatározni: az egyik jel a referenciahelyzetet definiálja (y szinkronjel), a másik jel a referenciahelyzettől való elfordulást határozza meg impulzusok formájában (x órajel).

Indításkor a 62 forgórész tetszőleges helyzetben áll, ezért az első y szinkronjel beérkezéséig nem definiálható a 62 forgórész helyzete, és így - az első y szinkronjelig -jiutomatikusan forgatni keli a 61 állórész mágneses terét olyan kis fordulattal, amelyet a 62 forgórész követni tud. A 72 érzékelőt alkalmazó megoldás e célból 10 indító jelgenerátorral van ellátva.

A blokkvázlaton a következő áramköröket különböztethetjük meg: a 8 órajelformáló, 9 szinkronjelformáló áramkört, a 10 indítójel-generátor, a léptetőjel 11 átkapcsoló egységet, 12 átkapcsolásvezérlő egységet, 13 számlálót, 14 kódoló áramkört, valamint az elektronikus kapcsolórendszer egy kivitelét és a 6 motort.

Bekapcsoláskor a 12 átkapcsolásvezérlő egység a léptetőjel 11 átkapcsoló egységet úgy vezérli, hogy a '0 inditójelgenerátor jele jut a 13 számlálóba és a 8 órajelformáló áramkör hatástalan. A 13 számláló impulzusainak hatására a 14 kódoló egység által kiadott kódok oly módon működtetik az elektronikus 5 kapcsoló egységet, hogy a 6 motor 17, 18, 19 fázistekercseinek átkapcsolása a megfelelő sorrendben következzék be. Ha a 6 motor 62 forgórésze az indítójel hatására lassú forgásba kezd, akkor egy fordulaton belül szinkronjel érkezik a 9; szinkronjelformáló áramkörhöz, amely egyrészt nullázza a 13 számlálót, másrészt a 12 átkapcsolásvezérlő egységen keresztül átbillent! a léptetőjel ί 1 átkapcsoló egységet, és ez ily módon a 8 órajelformáló áramkör viszi át a továbbiakban a 13 számlálóra.

A szinkronjel időpontja alapvetően meghatározza a 61 állórész mágneses terének a forgórészhez viszonyított szöghelyzetét. A szinkronjel beérkezése után, amennyiben a villamos 360°-nak megfelelő elfordulásra eső órajelek száma megegyezik a 13 számláló osztá sával, ez a szöghelyzet stabilan megmarad, ha a szinkronjelek száma megegyezik a póluspárszámmal. Az egy fordulatra eső órajelek száma tehát a póluspárszám és a számláló osztásának szorzata. A 7 helyzetérzékelő tartalmazza a 71 kódtárcsát, amely egy körgyűrű mentén az órajeleknek megfelelő számú fényvisszaverő csíkot és egy koncentrikus körgyűrűn egy vagy több y szinkronjelet adó fényvisszaverő csíkot tartalmaz, és a tengeiyvég szerelvényére van felerősítve, célszerűen ragasztva. A csíkok vastagsága tetszőleges, de fontos követelmény a kerület menti egyenletes elosztás osztáspontossága. A 72 érzékelő két érzékelőt fog egybe, tehát két fototranzisztort, két világítódiódát és egy - közös - védöellenállást. Az egység célszerűen műanyagházban, műgyanta kiöntéssel készíthető. Az elemek elhelyezése olyan, hogy a világító diódából kilépő fény a tőle néhány cm távolságban lévő kódtárcsáról a fototranzisztor optikai tengelyébe essen. Az órajelérzékelő közös házban van elhelyezve a szinkronjel érzékelővel, mivel kiviteli formájuk teljesen azonos. A két érzékelőt kábel kapcsolja össze a jelformáló résszel.

A 10 inditójelgenerátor lényegét tekintve például .

_ két NEM ÉS-kaoubőíklalakított muitivibrátor. Műkő dési frekvenciája a 6 motor kezdeti fordulatszámát határozza meg indításkor. A 6 motor indítás alatti fordulatszáma és a multivibrátor frekvenciája közti összefüggés:

ή _n =pm ahol n_f a kezdeti fordulatszám/perc fi a multivibrátor frekvenciája p a motor póluspárjainak száma m a számláló osztása

A léptetőjel 13 átkapcsoló egység feladata az indítás alatt - az első y szinkronjel megérkezéséig - az indítójelsorozattal, majd az üzemszerű működésnek megfelelő x órajelsorozattal vezérelni a 13 számlálót. Két 77 NEM- ÉS-kapuból, valamint egy diszkrét 78 VAGYkapuból áll. A két 77 NEM-ÉS-kapu két 171 és 172 bemenetén ellenfázisú vezérlést kap a 12 átkapcsolásvezérlő egységtől. Ha az egyik 172 bemeneten magas logikai szint van, akkor a 173 kimeneten megjelenik a 169 indítójel negáltja. Ha a másik 171 bemeneten van magas szint, akkor a 173 kimeneten a 174 órajel negáltja jelenik meg.

A 12 átkapcsolásvezérlő egység feladata a léptetőjel átkapcsoló egység vezérlése oly módon, hogy ha meghatározott ideig nem érkezik y szinkronjel - tehát a 6 motor megállt -, a 10 indítójelgenerátor jelét kapcsolja a 13 számlálóra. Ezt a folyamatot az y szinkronjel vezérli. Indításkor a 172 kimeneten magas, a másik 171 kimenetén alacsony logikai szint van. A beérkező y szinkronjel aktivizálja a 12 átkapcsolásvezérlő egységben lévő időzítőt, így az időzítő elemek által meghatározott ideig a 171 és 172 kimenetek negáltjaikra váltanak, ily módon a léptetője! 11 átkapcsoló egység az órajelet juttatja a 13 számlálóra. Az időzítési ciklus időállandóját úgy kell megválasztani, hogy nagyobb legyen, mint a megengedhető leglassúbb forgás egy villamos fordulatának periódusideje, mivel az időzítési ciklus alatt beérkező újabb szinkron impulzus újra indítja az időzítő áramkört. így üzem közben a 12 átkapcsolásvezérlő egység állandóan az órajelet juttatja a 13 számlálóra.

A 13 számláló feladata az egyes beérkező léptetőjeleknek megfelelően a következő kommutációs szakaszra való átváltás vezérlése. A számláló bekapcsoláskor tetszőleges tartalommal indulhat. A bemenetére jutó indítójelek hatására számolni kezd. Telítődése után nulláról folytatja a számolást. Az első szinkronpulzus a 170 bemeneteken keresztül nullázza. Ezután már az órajel érzékelőről a 8 órajelformáló 174 kimenetén keresztül az x órajel jut a 13 számláló 173 bemenetére. Helyes működés esetén a 13 számláló nulla értékénél érkezik az y szinkronjel impulzus, amelynek hatására a 13 számláló nullára áll, így a két nulla egybeesik. A 13 számláló nulla értéke és a szinkronje! nullázása között eltérés csak üzemzavar esetén lehetséges, vagy induláskor. Ezt az eltérést a szinkronjel egy fordulaton belül korrigálja. Az áramkör négy 175-178 kimenetén a 13 számláló tartalma jelenik meg négyjegyű bináris kód formájában.

A 14 kódoló áramkör feladata az elektronikus 5 kapcsoló egység vezérlése oly módon, hogy az egyes kommutációs szakaszokban a megfelelő 51-56 kap-815

194 661 csoló elemek működjenek. Kivitelünkben a 14 kódoló áramkör egy beégetéssel programozható tárolót, PROM-ot tartalmaz, bemeneteire egyrészt a 13 számláló megfelelő 175-178 kimenetei csatlakoznak, az ötödik 179 bemenetet a forásirány változtatására használjuk fel. Szabadon hagyva, vagy magas logikai szintnél jobb, testhez kötve bal a 6 motor forgásiránya. A hatodik 180 bemenetre adott magas logikai szint tiltja az elektronikus 5 kapcsoló egységet vezérlő kimeneteket. Ide csatlakozik a túláram korlátozó kimenete, ha van ilyen. Programozási táblázata a 18 ábrán látható. Az első tizenkét sor (A sorozat) a bal, a második tizenkettő (B sorozat) a jobb forgásirány programja. A baloldali öt oszlop (175-179) a bemeneti kódokat, a jobboldali hat oszlop (181-186) a kimenetek szintjét adja meg. Két kimenet (187 és 189) nem került felhasználásra, ezért programozásuk tetszőleges.

A találmány szerinti hajtással biztosítva van, hogy a motor minden egyes kapcsolási szakaszban közel a legnagyobb nyomatékot szolgáltassa, miközben a kívánt fordulatszámot automatikusan be is állítja egy olyan áramkör, amely a tápegység állandó feszültsé- j gét impulzusszélesség modulációval csökkenti. Ugyanakkor a hajtás tartalmazza az egész rendszer védelmét szolgáló túlfeszültségvédő és túláramvédő áramköröket.

A találmány előnyei összefoglalva az alábbiak:

1. Egyenáramú táplálással automatikusan megvalósul az egyenáramú motor kedvező karakterisztikája és szabályozási lehetősége.

2. A csatlakoztatott motornak nem kell különleges kialakításúnak lennie, tehát már meglévő motorhoz is illeszthető a szabályozás,

3. A kapcsolók száma és az állórész tekercselés fázistekercseinek száma összefügg.

3.1 A vezérelt kapcsolók száma egyrétegű háromfázisú tekercselésnél kétszerese a fázistekercsek számának.

3.2 A vezérelt kapcsolók száma kétrétegű háromfázisú állórész tekercselésnél villamos 120°-ot átfogó fázistekercsekkel megegyezik a fázistekercsek számával,

4. Indításnál és forgásirányváltásnál a vezérlés lehetővé teszi a sima felfutást és indítást.

5. A túláramvédelem mellett az áramkorlátozás különálló megoldása alkalmassá teszi időleges túlterhelések (például gyakori indítás és reverzálás) elviselésére.

Claims (11)

1. Elektronikus kommutációjú motoros hajtás és szabályozás, amely egyenárammal gerjesztett vagy permanens mágneses forgórészű szinkron vagy csúszógyürűs aszinkron motort, a motor fázistekercseire csatlakoztatott elektronikus kapcsolóegységet, valamint a motor forgórészhelyzetét érzékelő helyzetérzékelőt tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a helyzetérzékelő (7) egy, a fázistekercseket (17,18, 19) a forgórész (62) helyzetétől függően egy egyenáramú tápegységre (1) kapcsoló vezérlő egység (3) bemeneteire van kapcsolva, amely vezérlő egység (3) kimenetei az egyenáramú tápegységre (1) kapcsolt, az elektronikus kommutációt végző kapcsolóegység (5) vezérlő bemenetéivel (503-508) vannak összekapcsolva.

2. Az 1. igénypont szerinti elektronikus kommutáeiójú hajtás és szabályozás, azzal jellemezve, hogy helyzetérzékelőként (7) három egymással villamos 120°-os szöget bezáró fényérzékelő (21) van a motorhoz (6) csatlakoztatva, és a vezérlő egység (3) tartalmaz egy, a helyzetérzékelőhöz (7) csatlakoztatott jelformáló fokozatot (3.1), amelynek egyik kimenete (313, 314, 315) egy forgásirányváltón (3.2) és egy logikai egységen (3.3) keresztül van az elektronikus kommutációt végző kapcsoló egység (5) vezérlő bemenetelre (503-508) csatlakoztatva, míg másik kimenete (316) a fordulatszámszabályozón (3.5) keresztül van egy feszültségszabályozó (3.8) egyik, bemenetére (382) csatlakoztatva, továbbá a forgásirányváltó (3.2) indító áramkörön (3.6) keresztül van a feszültségszabályozó (3.8) másik bemenetére (381) csatlakoztatva, míg a feszültségszabályozó (3.8) harmadik bemenete (383) egy áramkorlátozó egységen (3.7) keresztül van egy, a motor (6) összfogyasztását mérő áramérzékelővel (2) összekapcsolva, és a feszültségszabályozó (3.8) kimenete a logikai egység (3.3) egy további bemenetével (334) van összekapcsolva.

3. A 2. igénypont szerinti elektronikus kommutációjú hajtás és szabályozás, azzal jellemezve, hogy a logikai egység (3.3) még egy további bemenetet (334) is tartalmaz, amely egy túláramvédő áramkörön (34) keresztül van áramérzékelővel (2) összekapcsolva.

4. A 2. vagy 3. igénypont szerinti hajtás és szabályozás, azzal jellemezve,hogy a vezérlő egység (3) még egy, az elektronikus kapcsoló egység (5) és az egyenáramú tápegység (1) közé iktatott feszültségszabályozó szaggató kapcsoló egységgel (4) is össze van kapcsolva.

5. A 2-4. igénypontok bármelyike szerinti hajtás és szabályozás azzal jellemezve, hogy a jelformáló fokozat (3.1) három, a helyzetérzékelő (7) jeleit egyrészt működtető jellé, másrészt impulzussá átalakító jelátalakítókat (23, 24, 25) tartalmaz, amelyeknek kimenetei (313, 314, 315) a három állású négyáramkörös kapcsolóként kiképzett forgásirányváltó (3.2) bemenetelre (320-322) vannak csatlakoztatva, és a jelátalakítók (23, 24, 25) egy-egy további kimenete egy erősítőn (26) keresztül van a fordulatszámszabályozóval (3.5) összekapcsolva.

6. A 2-5. igánypontok bármelyike szerinti hajtás és szabályozás, azzal jellemezve, hogy az elektronikus kapcsoló egységben (5) a fázistekercsek (17, 18, 19) számával megegyező számú, két-két sorosan kapcsolt vezérelt kapcsoló elemet (51-56) tartalmazó párhuzamos ág van az egyenáramú tápegységgel (1) kapcsolva.

7. A 6. igénypont szerinti hajtás és szabályozás, azzal jellemezve, hogy a kapcsoló egység (5) vezérelt kapcsoló elemei (51-56) tirisztorok vagy más elektronikus vezérlésű kapcsoló elemek.

8. A 2-7. igénypont bármelyike szerinti hajtás és szabályozás azzal jellemezve, hogy a helyzetérzékelő (7) egy, a motor (6) állórészére (61) helyezett tartótárcsát (20) és arra felerősített fényérzékelőt (21) tartalmaz, továbbá tartalmazza a motor (6) tengelyére (63) elhelyezett forgótárcsát (22).

9. Az 1. igénypont szerinti hajtás és szabályozás azzal jellemezve, hogy a helyzetérzékelő (7) két óraje9

-917

194 361 let, illetve szinkronjelet előállító jeladót (73) és jelvevöt (74) tartalmaz, amelyek egy órajelformáló áramkörre (8) és egy szinkronjelformáló áramkörre (9) vannak csatlakoztatva, és a vezérlő egység (3) tartalmaz egy, egyik bemenetével az órajelformáló áramkörre (8) csatlakoztatott léptetőjel átkapcsoló egységet (11), amely léptetőjel átkapcsoló egység (11) másik bemenete egy indítójelgenerátorral (10) van összekapcsolva, és a léptetőjel átkapcsoló egység (11) még egy további bemenete egy átkapcsolásvezérlő egységen (12) keresztül van a szinkronjelformáló áramkörre (9) csatlakoztatva, míg a szinkronjelformáló áramkör (9) közvetlenül van egy számláló (13) egyik bemenetére kapcsolva, amely számláló (13) másik bemenete a léptető jel átkapcsoló egység (11) kimenetével van összekötve, és a számláló (13) egy kódoló áramkörön (14) keresztül van az elektronikus kapcsoló egység (5) vezérlő bemenetelre (501-507) csatlakoztatva.

10. A 9. igénypont szerinti hajtás és szabályozás, azzal jellemezve, hogy a helyzetérzékelő (7) tartalmaz egy, két körgyűrű alakú részből álló kódtárcsát (71), amely a motor (6) tengelyére van felerősítve, és ahol az egyik körgyűrű alakú rész a szinkronjeleknek megfelelő, a másik az órajeleknek megfelelő számú fényvisszaverő és nem fényvisszaverő csíkokkal van ellátva, és a motor (6) állórészén két fényjeladóból és fényjelvevőből álló érzékelő (72) van elhelyezve.

11. Az 1—10. igénypontok bármelyike szerinti hajtás és szabályozás, azzal jellemezve, hogy a vezérelt elektronikus kapcsoló elemekkel (51-56) legalább egy túlfeszültség levezető dióda (57) van párhuzamosan kapcsolva.