NO116505B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anordning for regulering av omdreiningstallet

for en likestrømmotor.

For regulering av omdreiningstallet for en likestrommotor til en konstant verdi uavhengig av variasjoner i belastning og/eller,drifts-spenning, er det kjent å koble en tachogenerator til motorakselen, og sammenligne utgangsspenningen fra denne generator, som er proporsjo-

nal med motorens omdreiningstall, med en referansespenning, som er lik tachogenerator-spenningen ved det onskede omdreiningstall, og utnytte differansen mellom disse to spenninger til å utlede en regulerings-

strom som tilfores motorens felfc- eller anker-vikling.

Tachogeneratoren kan være en likestrom- eller vekselstrom-generator.

I dét siste tilfelle må utgangsspenningen likerettes og filtreres, hvorved det innfores forholdsvis lange tidskonstanter, noe som som regel er ub'nsket i et reguleringssystem.

Vekselstrbmgeneratorer er imidlertid langt billigere enn likestrom-generatorer, og det er derfor utviklet reguleringssystem med en mere moderat filtrering, og folgelig kortere tidskonstanter, der den likerettede og filtrerte tachogeneratorspennlng har en vesentlig vekselstroms- komponent (rippel), som i seg selv utnyttes for utledning av en regu-leringsstrbra. Dette kan gjbres ved at likespenningen med den overlagrede rippel tilfbres en forsterker som på inngangssiden er for-synt med en terskel-forspenning slik at bare de deler av den tilforte inngangsspenningskurvéVsom ligger over dette terskel-nivå forsterkes i forsterkeren og britiger denne til å avgi en reguleringstrom på sin utgangsside. Dette 'terskelnivå er det vanligvis hensiktsmessig å legge på likespénHiogéhs normalnivå ved det bhskede konstante omdreiningstall for motoren. Likespenningsnivået vil imidlertid variere med forandringene i mb tjor ens omdreiningstall sålenge forandringenes karak-terlstiske periode,? ;er vesentlig lengre enn filterets tidskonstant,

«■i

og ved disse variasjoner vil en varierende del av den overlagrede rippel overskride forsterkerens inngangs-terskelnivå og denne vil fblgelig for hver r*ippelperiode avgi en reguleringsstrbmpuls hvis varighet vil variere med likestrbmsnivået og omdreiningstallet.

Disse regiileringsstrdmpulser kan passende tilfbres en feltvikling i motoren idet deres intensitet avpasses slik at de ved normal belastning og normal driftspenning opprettholder motorens konstante, baskede omdreiningstall, mens de hår omdreiningstallet synker på grunn av at en av eller begge disse parametre avviker fra det normale,rVil avta.

i varighet og således tilfbre motoren bkede dreielmpulser ifblge like-stroramotorens karakteristikk.. Omvendt vil'de'naturligvis-.formidle en serie med bremseimpulser til motoren når omdreiningstallet stiger og reguleririgstrbmpulsens varighet Sker.

Forsterkeren kan imidler,ti'd også anordnes slik at baré de deler av

inngangsspenningskurven soi ligger under terskelnivået bringer forsterkeren til å avgi en réguleringsstrbm slik at i dette tilfelle reguleringsstrbmpulsens varighet vil variere i motfase med omdreiningstallet. En slik anordning passer best for en ankerregulering,

idet- ankerets dreiemoment oker med bkende ankerstrbm, og det således bnskes å tilfbre ankeret .. reguleringspulser av bket varighet i forhold til det normale når omdreiningstallet synker.

I begge tilfeller gjelder imidlertid at regulerlngspulsens fblsomhet for forandring i likestrbmsnivået er omvendt proporsjonal med summen av rippelkurvens helninger på de to steder hvor den skjærer terskel nivået ved dannelsen av en puls. En rippel av trekant- eller .sfrg'taan-t \ i form vil således gi en konstant folsomhet over hel»' regulerings©^ J• .. : rådet, og spesielt når det gjelder disse kurveformer* v:il det<c>3.jjlb„ vi * ■ innses at jo mindre rippel, jo storre folsomhet. Heri dB' en 'liW* ^''«•■?< rippel medfurer en stor tidskonstant og således en stor ,fdi$inj?e^S8., i j: ' i likestrSmsnivåets reaksjon på en forandring i omdreiningsta^et . f\\ vil ved den konvensjonelle oppbygning av reguler ingsystétneijj' ^øpfift } omtalt ovenfor, meget av fordelen ved en stor folsomhet for" fQ^aftid- ]r ' ringer i likestrbmsnivået gå tapt, da det forst og frems t .-er* ved li ( » i,. hurtige forandringer av omdreiningstallet at den store fblsomhe^t :.<;>kommer til nytte. En annen side av saken er at reguleringsområde.t - naturligvis avtar proporsjonalt med rippelens spiss-til-spiss-spe&ining;.

Det er imidlertid et formål med oppfinnelsen å •sftgA^ en fremgangsmåte

som gir en storst mulig folsomhet for reguleringspulsbreddene med hensyn på forandringer i likestrbmsnivået innenfor, et gitt reguler-ingsområde som er bestemt på forhånd uten at det oppstår genereride lange tiéskonstanter.

I henhold til oppfinnelsen er dette oppnådd ved at den likerettede spenning fra en vekselstroms-tachogerierator som er tilkoblet motorakselen, uten filtrering utnyttes for utledning av en styrespenning,

som består av en likespenning med en ov.erlagret, vanligvis ikke sinusformet vekselspenning, idet det særegaé består i at størrelses-forholdet mellom vekselspennings-komponehtien (rippelen) og likestrbm3-. komponenten samt til en viss grad vekselspeaningens kurveform fast-legges ved at hele, eller en del av -den likerettede tachogenerator-spenning forsterkes i en for-forsterker på en slik måte at likestrbms-komponenten forsterkes vesentlig mer enn vekselstrbms-komponenten (rippelen).

Oppfinnelsen har videre som formål å kombinere de ovenfor angitte for-deler med en stor folsomhet for likestrbmsnivået på folvforsterkerens inngangsside med hensyn på forandringer i omdreiningstallet. Dette er oppnådd ved at hele eller en del av den likerettede tachogenerator-spenning, i stedet for å tilfbres for-forster; keren direkte, påtrykkes dennes inngang over en sefiekoblet Zener-diode eller et ekvivalent referanseelement, hvoretter den resulterende inngangs-spennings Foarier- komponenter forsterkes selektivt i for-forsterkeren idet likestroms-komponenten forsterkes vesentlig mer enn vekselstrbmskomponentene.

I dette tilfelle er det således bare de deler av den likerettede spennings halvperioder som overstiger referanse-elementets nedbryt-nings-spenning som utnyttes for utledning av likestrbmsnivået på inngangsiden. Storrelsen av denne del bor tilpasses reguleringsom-rådet, men vanligvis er den meget mindre enn hele den halvperiode som den tilhbrer, slik at dens relative variasjon med omdreiningstallet blir meget stbrre enn den midlere likerettede spenningsvaria-sjon. Dette vil da, som det lett kan innses, medfore den bnskede bkede folsomhet for likestrbmsnivået på for-forsterkerens inngangsside.

De tidskonstanter som svarer til referanseelementets overganger fra passiv til aktiv tilstand og omvent er små i forhold til de aktuelle tachospenningsperioder, og likespenningskomponenten på forsterkerens inngang vil fblgelig kunne folge omdreiningstallet selv om dette skulle variere vesentlig fra periode til periode av tachospenningen. Det foreligger således her en "duty-cycle"-regulåring. For at det heller ikke i for-forsterkeren skal innfores tidskonstanter som hindrer det forsterkede likespenningsnivå i å folge hurtige omdreiningsvariasjoner, kan for-forsterkeren hensiktsmessig bestå av to komplementære transistorer i direkte kaskadekobling, med en tilbakekoblingskondensator lagt inn mellom forsterkerens utgangskiemme og emitteren i den fbrste transistor, for ved denne motkobling å nedsette forsterkningen for vekselstrbmkomponentene. For å oppnå en passende form og amplitude på rippelspenningen kan en formingskondensator legges inn mellom kollektoren og basisen i den fbrste transistor i for-forsterkeren.

Nedbrytningsspenningen for et referanseelement av Zener-typen vil variere med temperaturen. For å holde den totale referansespenning i serie med for-forsterkerinngangen mest mulig konstant ved strbm-gjennomgang, kan imidlertid en eller flere halvlederdioder med motsatt temperatur-karakteristikk innfores i inngangskretsen.

Styrespenningen fra for-forsterkerens utgang påtrykkes en terskel-forspent forsterker for frembringelse av regulerings-strbmpulser på forsterkerens utgangsside, slik som tidligere beskrevet i forbindelse

med konvensjonell rippelregulering.

For nærmere forklaring av oppfinnelsen skal det henvises til vedfoyede tegninger.

Fig. 1 viser et blokkskjema for reguleringsanordningen.

Fig. 2 viser de spenninger, henhv. den strbm som opptrer i forskjel-

lige punkter i fig. 1, idet indeks til spenningsbetegnelsen U angir det punkt i fig. 1 hvor tilsvarende spenning opptrer.

Fig. 3 viser et koblingsskjema for en anordning i henhold til oppfinnelsen.

I fig. 1 betegner 1 den motor hvis omdreiningstall skal reguleres,

mens 2 betegner tachogeneratoren som er koblet til motorakselen. Den spenning som avgis fra vekselstrbmgeneratoren 2 påtrykkes en likeretter-anordning 3 og en del av den likerettede spenning påtrykkes et referanseelement h av Zener-type i serie med inngangen til en for-forsterker 5» Denne forsterker 5 er utfort slik at den forsterker likespenning, mens den overlagrede vekselspenning ikke forsterkes,

eller bare forsterkes ubetydelig i forhold til forsterkningen av likespenningen.

Utgangsklemraene på forsterkeren 5 er forbundet med en forsterker 6

som er innrettet slik at hvis motoren 1 er en feltregulert motor, vil forsterkeren 6 gi utgangsstrbm bare hvis dens inngangsspenning over-

skrider en bestemt terskelverdi, men ingen utgangsstrbm hvis inngangsspenning ligger under denne terskelspenning. Hvis derimot motoren 1

er ankerregulert, er forsterkeren 6 innrettet slik at den bare gir utgangsstrbm hvis inngangsspenningen ligger under en viss terskelverdi. Forsterker 6 er forbvrig innrettet slik at utgangsstrbmmen når sin metnings-verdi ved meget små spenningsverdier på den aktive siden av terskelnivået. Det avgis således en tilnærmet rektangulær utgangspuls fra forsterkeren for hver rippelperiode. Utgangsstrbmmen fra forsterk-

eren 6 benyttes for regulering av omdreiningstallet for motoren 1, på kjent måte.

r fig. 2 er det overst visVden likerettede spenning U"Afra tachogeneratoren 3 ved et noe ^varierende omdreiningstall. Nedbrytningsspenningen Ureffor referåfiseelementet h er også inntegnet, og den del av halvperiodene som utnyttes for opprettelse av ^nngangsspenningen til for-forsterkeren er skravért. Fig. 2b viser den spennirig<*>"'UBsom opptrer på inngangsklemmene til f or-forsterkeren 5, under innflytelse av formingskondensatoren C^. Det varierende likestromsnivå'^folger her variasjonene i omdreiningstallet. Fig. 2c viser utgangsspenningen, Uc fra for-forsterkeren 5 der likestrbmsnivået er vesentlig forsterket, mens rippelen stort sett har samme kurveform og amplitlfde som på inngangen. Terskel-forsp.ennings-nivået er også inntegnet,<ir>o"g da det her er forutsatt feltregulerlng av motoren, er det den de-F-av rippelkurven som ligger over terskelnivået Uo.„ som bringer forsterkeren 6 til å avgi utgangsstrbmpulser, I^eg hvis bredde varierer<rr>m'ed likestrbmsnivået på forsterkerens inngang, slik som vist i figJ.e 2d.

Hvis belastningen på motoren stiger, eller driftsspenningen synker, vil motorens omdreiningstall synke. Dette resulterer i en lavere vekselspenning avgitt fra^achogeneratoren 2 og dermed et lavere likespenningsnivå ■ i punktene B og C i fig. 1. Fblgen er at likespenningsnivået med den overlagrede rippel vil synke i forhold til ^Terskel'slik at forsterkeren 6 avgir utgangsstrbm 1 en mindre del av rippel-perioden. Pulsbredden for reguleringsstrbmmen I R vi~^~ ^^ e^ S avta, og omdreiningstallet for moctoren 1 vil stige igjen mot sin nominelle verdi... Omvendt vil likestrgmsnivåene stige og pulsbredden for reguleringsstrbmmen oke når omdreiningstallet og tachogeneratorens spenning bker. ser

ak

I fig. 3 er det vist et eksempel på hvorledes en anordning.i henhold til oppfinnelsen kan utformes. Skjemaet er herunder oppdelt i av-

.ylc1

snitt som er nummerert tilsvarende henvisningstallene i fig. 1. Oppfinnelsen omfatter således bare det som er vist i avsnittene h og 5«

rtri

Fra tachogeneratoren 2 tas spenningen ut gjennom en likeretter 3 og påtrykkes referanseelementet h. Ved å justere potensiometeret i spenningsdeleren' i elementet k t kan det nominelle omdreiningstall for motoren innstilles.. Elementet h består forovrig av en seriekobling av en Zener- eller.,.skr"9d-diode og tre vanlige dioder som kompenserer for temperaturvariasjoner i Zener-diodens nedbrytningsspenning.

Utgangsspenningen fra elementet h påtrykkes for-forsterkeren 5 som omfatter to komplementær* tr.øntflstorer Ql og Q2 i direkte kaskadekobliag. Mellom kollektoren og basis; i den fbrste transistor Ql er det lagt inn en kondensator Cl som formel spenningen på for-forsterkerens inngang slik at rippelen får den SnskJede amplitude, og kurveform, og mellom kollektoren i dén annen transis^qp Q2 og emitterer* i den fbrste transistor Ql er det lagt-inn en kondensator C2 som glir . negativ tilbake-kflbling for vekselspennlngskomponentene i inngangsspénningen, slik at disse ikke forsterkes.-..

Forsterkeren 6 eé på vanlig måte utstyrt med tre direkte koblede for-sterkertrinn Q3, QV og-Q5v';;Utg&ngsstrommen fra kollektoren i Q5 i forsterkeren 6 tilfores likestrbfflmotorens regulerihgsVikling, som i dette tilfélle er--en feiltvikling, for regulering av motorens omdreiningstall. ■ , v

Claims (1)

1. ■ 'iV.

   1. Fremgangsmåte,, foljfc .regulering av omdreiningstallet. for en likel». ^

   strbmmotor, der den likerettede spenning fra en vekselstrbmst&cho-generator som er tilkobletmotorakselen utnyttes for utledning av en ; / styrespenning som består, av en likespenning og en overlagret, vanlig»-vis ikke sinusformet vekselspenning (rippel),karakterisert'^ ved at hele, eller en del av den likerettede tacho-generator-spenning forsterkes i en for-forsterker på en slik måte at likestrbms-komponenten forsterkes vesentlig mer enn vekselstrbmskomponenten (rippelen).

   2. Fremgangsmåte som angitt 1 krav 1,karakterisert

   ved at hele eller en del av den likerettede tacho-generator-spenning, over en seriekoblet Zenerdiode eller ekvivalent referanseelement, påtrykkes inngangen til for-forsterkeren for en selektiv forsterkning av den resulterende inngangs-spennings Fourier-komponenter, idet like-

   strbmskomponenten forsterkes vesentlig mer enn vekselstrbmskomponenten

   3. Anordning for utfbrelse av den fremgangsmåte som er angitt 1

   krav 1 eller 2,karakterisert vedat for-forsterkeren består av to komplementære transistorer i direkte kaskade-kobling, med en tilbakekoblings-kondensator lagt inn mellom for-forsterkerens

   utgangskrets og emitteren i den fbrste transistor.

   h. Anordning som angitt i krav 3>karakterisertved at det mellom kollektoren og basisen i den fbrste transistor er lagt inn en formings-kondensator.

   5. Anordning for utfbrelse av deri fremgangsmåte som er angitt

   i krav 2,karakterisert vedat Zener-dioden eller det ekvivalente referanseelement er seriekoblet med en eller flere halvleder-dioder med lederetning mot for-forsterkerens inngang.