RU2444838C1 - Device to stabilise rotation frequency of single-phased commutator motor - Google Patents
Device to stabilise rotation frequency of single-phased commutator motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2444838C1 RU2444838C1 RU2010135477/07A RU2010135477A RU2444838C1 RU 2444838 C1 RU2444838 C1 RU 2444838C1 RU 2010135477/07 A RU2010135477/07 A RU 2010135477/07A RU 2010135477 A RU2010135477 A RU 2010135477A RU 2444838 C1 RU2444838 C1 RU 2444838C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- input
- transistor
- motor
- capacitor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и, в частности, к электрифицированному инструменту, бытовым и промышленным электроприборам, приборам специального назначения.The invention relates to electrical engineering and, in particular, to an electrified tool, household and industrial electrical appliances, devices for special purposes.
Известно устройство (http://www.coilgun.ru/920/regulator.gif) для автоматической стабилизации частоты вращения электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения, включающее в себя генератор пилообразного напряжения (ГПН), схему сравнения сигнала с выхода ГПН с сигналом обратной связи и широтно-импульсный преобразователь для регулирования скорости двигателя. Недостатком данного решения является то, что оно не реагирует на ряд возмущений (например, отклонения напряжения источника питания и температуры нагрева обмоток двигателя), так как не контролирует выходной координаты - частоты вращения электродвигателя.A device is known (http://www.coilgun.ru/920/regulator.gif) for automatically stabilizing the rotational speed of a dc sequential excitation electric motor, which includes a sawtooth voltage generator (GPN), a circuit for comparing the signal from the output of the GPN with a feedback signal and a pulse-width converter for controlling engine speed. The disadvantage of this solution is that it does not respond to a number of disturbances (for example, deviations of the voltage of the power source and the heating temperature of the motor windings), since it does not control the output coordinate - the frequency of rotation of the electric motor.
Наиболее близким к заявляемому решению, по мнению заявителей, является устройство для реализации способа стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя по а.с. СССР №997216, H02P 5/12 от 15.02.83 г. Устройство содержит электрический двигатель постоянного тока последовательного возбуждения, включенный в диагональ полууправляемого вентильного моста (усилителя мощности) и зашунтированный обратным диодом и разрядным резистором, общая точка которого подключена к входу промежуточного усилителя, состоящего из операционного усилителя и транзистора, причем выход промежуточного усилителя является входом интегратора, состоящего из транзистора и конденсатора, который подключен ко входу коммутирующего устройства, выполняющего функции блока управления усилителем мощности, включающий конденсатор, на котором формируется заданное напряжение, транзистор, напряжение отпирания которого является опорным напряжением.Closest to the claimed solution, according to the applicants, is a device for implementing a method of stabilizing the rotational speed of a single-phase collector motor according to as USSR No. 997216, H02P 5/12 of 02.15.83, the device contains an electric DC motor with series excitation, included in the diagonal of a semi-controlled valve bridge (power amplifier) and shunted by a reverse diode and discharge resistor, the common point of which is connected to the input of the intermediate amplifier, consisting of an operational amplifier and a transistor, the output of the intermediate amplifier being the input of an integrator consisting of a transistor and a capacitor that is connected to the input of the switching device VA, performing the functions of the power amplifier control unit, including a capacitor, on which a given voltage is formed, a transistor, the unlock voltage of which is a reference voltage.
Недостатком указанного устройства является то, что двигатель работает в режиме прерывистых токов в диапазоне рабочих нагрузок. Вследствие этого снижаются энергетические показатели электропривода, а также существенно возрастает уровень нелинейности статических характеристик.The disadvantage of this device is that the motor operates in discontinuous currents in the range of workloads. As a result of this, the energy performance of the electric drive decreases, and the level of non-linearity of the static characteristics significantly increases.
Технический результат предлагаемого решения заключается в улучшении энергетических показателей электропривода, стабилизации статических характеристик и исключении работы в режиме прерывистых токов.The technical result of the proposed solution is to improve the energy performance of the electric drive, stabilize the static characteristics and the exclusion of intermittent currents.
Поставленная цель достигается тем, что для питания электрического двигателя используется широтно-импульсный преобразователь и в цепи обратной связи включен компаратор.This goal is achieved in that a pulse-width converter is used to power the electric motor and a comparator is included in the feedback circuit.
На фиг.1 представлена схема устройства стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя.Figure 1 presents a diagram of a device for stabilizing the speed of a single-phase collector motor.
Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя содержит неуправляемый выпрямитель 1, широтно-импульсный преобразователь 2, электродвигатель постоянного тока последовательного возбуждения 3, зашунтированный обратным диодом и разрядным резистором 4, общая точка которых подключена к входу промежуточного усилителя 5, состоящего из операционного усилителя и компаратора 6 и транзистора, причем выход промежуточного усилителя является входом интегратора 8, состоящего из транзистора 9 и конденсатора 10, который подключен ко входу коммутирующего устройства 11, выполняющего функции блока управления широтно-импульсным преобразователем, включающий конденсатор 12, на котором формируется заданное напряжение, транзистор 13, напряжение питания которого является опорным напряжением.A device for stabilizing the rotational speed of an electric motor comprises an uncontrolled rectifier 1, a pulse-width converter 2, a dc motor of series excitation 3, shunted by a reverse diode and a discharge resistor 4, the common point of which is connected to the input of the intermediate amplifier 5, consisting of an operational amplifier and a comparator 6 and transistor, and the output of the intermediate amplifier is the input of an integrator 8, consisting of a transistor 9 and a capacitor 10, which is connected to the input the switching device 11, performing the functions of pulse-width converter control unit comprising a capacitor 12, which is formed on a predetermined voltage, the transistor 13, whose supply voltage is the reference voltage.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В момент времени, когда транзистор, входящий в состав широтно-импульсного преобразователя 2, выключен, электродвигатель можно рассматривать отключенным от сети и, если при этом его цепь замкнута на разрядный резистор 4, для образованного контура: электродвигатель 3 - диод-резистор 4 можно записать уравнениеAt the time when the transistor included in the pulse-width converter 2 is turned off, the electric motor can be considered disconnected from the network and, if its circuit is closed to the discharge resistor 4, for the formed circuit: electric motor 3 - diode-resistor 4 can be written the equation
где e(t) - ЭДС якоря двигателя;where e (t) is the EMF of the engine armature;
c - конструктивная постоянная электродвигателя;c is the structural constant of the electric motor;
kФ - коэффициент пропорциональности между током якоря и магнитным потоком;k Ф - coefficient of proportionality between the armature current and magnetic flux;
Rя, Rов - сопротивления обмоток якоря и возбуждения;R I , R s - resistance windings of the armature and excitation;
ω - частота вращения вала электродвигателя, 1/с;ω is the frequency of rotation of the motor shaft, 1 / s;
L - индуктивность цепи электродвигателя, Гн.L is the inductance of the electric motor circuit, GN.
С большой точностью можно принять, что L=const, поскольку ток i(t) якоря вызван действием ЭДС самоиндукции и составляет около 10-15% от номинального тока IH. По той же причине и kФ=const.With great accuracy, we can assume that L = const, since the current i (t) of the armature is caused by the action of the self-induction EMF and is about 10-15% of the nominal current I H. For the same reason, and k Ф = const.
Время t0, при котором ток, определяемый уравнением (1), обращается в нуль, а следовательно, обращается в нуль и ЭДС самоиндукции, с большой степенью точности пропорционально току нагрузки и обратно пропорционально частоте вращения двигателя. Компаратор 6 за счет смещения напряжения сравнения обеспечивает работу канала обратной связи в режиме непрерывного тока. Интервал времени от π до π+ωt0 соответствует ширине импульса напряжения на резисторе 4, который усиливается промежуточным усилителем 5 и поступает на вход интегратора 8, определяя время интегрирования постоянного напряжения на нем. Выходное напряжение интегратора 8 является напряжением обратной связи, его суммируют с заданным напряжением, сформированным на конденсаторе 12 коммутирующего устройства 11. Это суммарное напряжение сравнивается с опорным напряжением, равным напряжению отпирания транзистора 13, и в момент равенства подается напряжение питания на электродвигатель 3.Time t 0 , at which the current defined by equation (1) vanishes, and therefore vanishes and the self-induction EMF is, with a high degree of accuracy, proportional to the load current and inversely proportional to the engine speed. The comparator 6 due to the offset voltage of the comparison ensures the operation of the feedback channel in continuous current mode. The time interval from π to π + ωt 0 corresponds to the width of the voltage pulse across the resistor 4, which is amplified by the intermediate amplifier 5 and fed to the input of the integrator 8, determining the integration time of the constant voltage on it. The output voltage of the integrator 8 is a feedback voltage, it is summed with a predetermined voltage generated on the capacitor 12 of the switching device 11. This total voltage is compared with the reference voltage equal to the unlock voltage of the transistor 13, and at the time of equality, the supply voltage to the electric motor 3 is applied.
Известно, что оптимальная частота коммутации широтно-импульсного преобразователя для двигателей такого типа: 400-600 Гц.It is known that the optimum switching frequency of a pulse-width converter for motors of this type: 400-600 Hz.
Таким образом, заявленный технический результат достигнут вследствие того, что для питания электродвигателя используется широтно-импульсный преобразователь и компаратор в цепи обратной связи, обеспечивая работу в режиме непрерывного тока.Thus, the claimed technical result is achieved due to the fact that a pulse-width converter and a comparator in the feedback circuit are used to power the electric motor, providing operation in continuous current mode.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010135477/07A RU2444838C1 (en) | 2010-08-24 | 2010-08-24 | Device to stabilise rotation frequency of single-phased commutator motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010135477/07A RU2444838C1 (en) | 2010-08-24 | 2010-08-24 | Device to stabilise rotation frequency of single-phased commutator motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2444838C1 true RU2444838C1 (en) | 2012-03-10 |
Family
ID=46029189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010135477/07A RU2444838C1 (en) | 2010-08-24 | 2010-08-24 | Device to stabilise rotation frequency of single-phased commutator motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2444838C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568816C1 (en) * | 2014-09-05 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") | Device to stabilise rotation frequency of single-phased commutator motor with enhanced reliability |
| RU2663239C1 (en) * | 2017-04-11 | 2018-08-03 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device for stabilizing the frequency of rotation of a single phase collector engine |
| RU2719629C1 (en) * | 2019-05-15 | 2020-04-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" | Method for stabilization of single-phase commutator motor rotation frequency |
| RU218518U1 (en) * | 2022-12-20 | 2023-05-30 | Александр Сергеевич Мешков | SPEED STABILIZATION DEVICE OF SINGLE-PHASE COLLECTOR ELECTRIC MOTOR |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU997216A1 (en) * | 1981-01-28 | 1983-02-15 | Томский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.С.М.Кирова | Method of stabilizing single-phase communication electric motor rotational speed |
| DE19522045A1 (en) * | 1994-07-12 | 1996-01-18 | Hans Hermann Rottmerhusen | Electronic control arrangement for commutator motor |
| KR20010076855A (en) * | 2000-01-28 | 2001-08-16 | 윤종용 | Current resolution control apparatus of motor control system |
| RU2313173C2 (en) * | 2006-01-30 | 2007-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" | Method for controlling direct-current drive |
-
2010
- 2010-08-24 RU RU2010135477/07A patent/RU2444838C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU997216A1 (en) * | 1981-01-28 | 1983-02-15 | Томский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.С.М.Кирова | Method of stabilizing single-phase communication electric motor rotational speed |
| DE19522045A1 (en) * | 1994-07-12 | 1996-01-18 | Hans Hermann Rottmerhusen | Electronic control arrangement for commutator motor |
| KR20010076855A (en) * | 2000-01-28 | 2001-08-16 | 윤종용 | Current resolution control apparatus of motor control system |
| RU2313173C2 (en) * | 2006-01-30 | 2007-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" | Method for controlling direct-current drive |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568816C1 (en) * | 2014-09-05 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") | Device to stabilise rotation frequency of single-phased commutator motor with enhanced reliability |
| RU2663239C1 (en) * | 2017-04-11 | 2018-08-03 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device for stabilizing the frequency of rotation of a single phase collector engine |
| RU2719629C1 (en) * | 2019-05-15 | 2020-04-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" | Method for stabilization of single-phase commutator motor rotation frequency |
| RU218518U1 (en) * | 2022-12-20 | 2023-05-30 | Александр Сергеевич Мешков | SPEED STABILIZATION DEVICE OF SINGLE-PHASE COLLECTOR ELECTRIC MOTOR |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5524925B2 (en) | Electric machine control method | |
| CA2740401C (en) | Predictive pulse width modulation for an open delta h-bridge driven high efficiency ironless permanent magnet machine | |
| JP6089978B2 (en) | PAM drive device for switched reluctance motor | |
| JP2013110961A (en) | Method of controlling brushless motor | |
| RU2444838C1 (en) | Device to stabilise rotation frequency of single-phased commutator motor | |
| Frayyeh et al. | Speed control of direct current motor using Mechanical Characteristics | |
| JP4576739B2 (en) | Motor drive control device for pump | |
| Lee et al. | Current control of a high speed SRM with an advanced 4-level converter | |
| RU2568816C1 (en) | Device to stabilise rotation frequency of single-phased commutator motor with enhanced reliability | |
| KR102246884B1 (en) | Power conversion circuit | |
| Bhagwatkar et al. | Automatic closed loop speed control of DC motor | |
| Thanyaphirak et al. | PWM AC chopper control schemes for energy saving of single-phase induction motors | |
| RU2332773C1 (en) | Stand-alone contactless synchronous generator | |
| RU2145763C1 (en) | Combined-excitation alternator | |
| RU2487459C1 (en) | Device to stabilise rotation frequency of single-phased commutator motor | |
| RU2530532C1 (en) | Asynchronous motor soft start-up device | |
| RU2491706C1 (en) | Device to stabilise rotation frequency of single-phased commutator motor | |
| Gorbunov et al. | Symmetrical discrete frequency control for AC-chopper with mutual switching function | |
| RU218518U1 (en) | SPEED STABILIZATION DEVICE OF SINGLE-PHASE COLLECTOR ELECTRIC MOTOR | |
| RU2719629C1 (en) | Method for stabilization of single-phase commutator motor rotation frequency | |
| Zigirkas et al. | Intelligent speed controller for single-phase induction motors using fuzzy APWM | |
| JP2006246667A (en) | Motor driving device | |
| Muthulakshmi et al. | Performance analysis of current controlled three phase switched reluctance motor | |
| Nambisan et al. | Study of speed control of DC series motor using DC chopper | |
| Pavithra et al. | Zeta converter fed BLDC motor for Power Factor Correction and speed control |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120825 |