SU1737693A1 - Электропривод посто нного тока - Google Patents

Abstract

Использование: в электротехнике, в автоматизированном электроприводе посто нного тока. Сущность: введение в электродвигатель третьей щетки, расположенной таким образом, что с нее снимаетс  периодический сигнал с частотой,пропорци- ональной частоте вращени  электродвигател  и выполнение блока управлени  частотой вращени  в виде преобразовател  частоты в напр жение, позвол ет упростить электропривод и поводить качество стабилизации скорости.4 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в электроприводах посто нного тока дл  регулировани  и стабилизации частоты вращени .

Известны электроприводы посто нного тока, в которых стабилизаци  частоты вращени  при изменении нагрузки на электропривод осуществл етс  за счет того, что напр жение питани  электродвигател  формируетс , исход  из ЭДС электродвигател  и напр жени  на балластном резисторе (датчике тока).

К недостаткам электроприводов, выполненных по вышеизложенным принципам стабилизации частоты вращени  относ тс  невысокие динамические характеристики регулировани  частоты вращени  из-за наличи  положительной обратной св зи по току и сильна  зависимость стабильности частоты вращени  от изменени  сопротивлени  щеточного узла

Известным также электроприводы посто нного тока, которые имеют отдельный датчик частоты вращени .электродвигател , и сигнал сдатчика используетс  дл  формировани  напр жени  питани  электродвигател , причем выходным сигналом датчика может быть или напр жение, пропорциональное частоте вращени  (ЭДС), или последовательность импульсов, частота следовани  которых соответствует частоте вращени  электродвигател .

Недостатком известного способа регулировани  и стабилизации скорости вращени   вл етс  необходимость применени  отдельного датчика скорости вращени , конструктивное исполнение которого довольно сложно и дорого.

Наиболее близким к за вл емому электроприводу  вл етс  электропривод по патенту Японии. Этот электропривод имеет электродвигатель, содержащий дополнительную третью щетку и контактное кольцо, соединенное с одним из концом каждой

СО

с

XJ со VI о ч со

 корной обмотки, при этом вторые концы  корных обмоток подключены к соответствующим коллекторным ламел м. С коллектором  кор  контакт обеспечиваетс  первой и второй щетками, а с контактным кольцом - третьей щеткой. Рабочий ток электродвигател  протекает через первую и третью щетки, а ЭДС, пропорциональна  частоте вращени , снимаетс  со второй щетки, при этом треть  щетка св зана с общей шиной,

К недостаткам этого электропривода относ тс  довольно сложное конструктивное исполнение - необходимость применени  дополнительного контактного кольца, а также существенна  динамическа  ошибка регулировани  скорости вращени  из-за вли ни  рабочего тока двигател  на ЭДС датчика, обусловленное взаимной индукцией  корных обмоток и реакцией  кор  на поток возбуждени .

Цель предлагаемого изобретени  - упрощение конструкции электродвигател  и повышение качества стабилизации скорости вращени .

На фиг. 1 приведена структурна  схема электропривода.

Электропривод посто нного тока содержит электродвигатель, включающий в себ  первую 2, вторую 3, третью 4 щетки, электронный блок регулировани  частоты вращени  электродвигател  5, коллекторные ламели 6,  корные обмотки 7 электродвигател  1 (магниты возбуждени  не приведены, так как они не вли ют на сущность изобретени ). Вход блока регулировани  подключен к третьей щетке 4, а выход - к второй щетке 3. Дополнительна  треть  щетка 4 конструктивно расположена таким образом, что может замыкатьс  через ламель коллектора с первой щеткой 2, но не может замыкатьс  с второй щеткой 3. Это условие будет выполн тьс  в том случае,

180

если угол а. не превышает

N

-«з,

где N - общее количество коллекторных ла- мелей,

«3 - угол зазоров между ламел ми . В то же врем  дл  получени  импульсного сигнала необходимо, чтобы а. 2 - 3-«з , чтобы при вращении двигател  в отдельные моменты перва  и треть  щетки имели контакт с разными ламел ми. Рабочий ток  кор  протекает через первую 2 и вторую 3 щетки с выхода блока регулировани  частоты вращени  на общую шину, а между второй 3 и третьей 4 щетками напр жение равно 0, если они замкнуты одной ламелью, или равно разности ЭДС соответствующих

обмоток  кор , если щетки 3 и 4 наход тс  на разных ламел х. В результате при вращении  кор  электродвигател  1 на третьей щетке 4 относительно общей шины выраба5 тываетс  периодический сигнал, форма которого приведена на фиг. 3, причем, если треть  щетка 4 расположена, как указано на фиг. 1, то в случае вращени   кор  против часовой стрелки форма сигнала соответст0 вует эпюре а, а в случае вращени   кор  по часовой стрелке форма сигнала соответствует эпюре б. Частота следовани  импульсов равна: Тим пдв N, где пда - частота вращени  электродвигател , N - общее ко5 личество коллекторных ламелей.

На фиг. 2 представлена функциональна  схема электропривода; на фиг. 3 - осциллограммы работы электропривода.

Электропривод посто нного тока со0 держит электродвигатель 1, имеющий первую 2, вторую 3 и третью 4 щетки, причем перва  щетка 2 подключена к общей шине, втора  щетка 3 - к выходу усилител  5, треть  щетка 4 - к входу формировател 

5 импульсов 6, выход которого через последовательно соединенные формирователь пилообразного напр жени  7 и фильтр нижних частот 8 подключен к входу усилител  5. Устройство работает следующим обра0 зом.

При вращении электродвигател  1 на третьей щетке 4 вырабатываетс  периодический сигнал, фиг. 3, эпюра б (вращение по часовой стрелке), который поступает на

5 вход формировател  импульсов 6, с выхода формировател  последовательность импульсов , фиг. 3, эпюра в, поступает на вход формировател  напр жени  7, с выхода которого пилообразное напр жение, фиг. 3,

0 эпюра г сглаживаетс  фильтром нижних частот 8 и полученное напр жение, фиг. 3, эпюра д, подаетс  на инвертирующий вход дифференциального усилител  5, на пр мой вход которого подаетс  опорное напр же5 ние Uon. С выхода усилител  5 сформированное таким образом напр жение, фиг. 3, эпюра е, подаетс  на электродвигатель 1.

При уменьшении частоты вращени  электродвигател , например, при увеличе- 0 нии момента нагрузки, уменьшаетс  частота следовани  импульсов с третьей щетки 4, при этом пилообразное напр жение, фиг. 3, эпюра г, будет достигать более низких значений , следовательно, уровень напр жени ,

5 сглаженного фильтром нижних частот 8, также снизитьс , а так как это напр жение подаетс  на инвертирующий вход усилител  5, то на выходе усилител  5 напр жение возрастает, при этом скорость вращени  электродвигател  будет стремитьс  к первоначальному значению. Таким образом, путем введени  обратной св зи по скорости осуществл етс  стабилизаци  частоты вращени , причем изменение частоты вращени  электродвигател  в замкнутой системе управлени  уменьшаетс  в 1 + Кт, где Ку,- общий коэффициент усилени  замкнутой системы управлени  и обычно составл ет 10-100.

Принципиальна  электрическа  схема одного из возможных вариантов практической реализации предлагаемого электропривода представлена на фиг. 4. Устройство работает следующим образом: сигнал с третьей щетки 4 через дифференцирующую цепь резисторы 5, 6, конденсатор 7 (резистор б служит дл  ограничени  базового тока ) подаетс  на базу транзистора 8, при этом коллекторный ток транзистора 8 имеет форму коротких импульсов, фиг. 3, эпюра в, совпадающих с отрицательным фронтом импульсов, снимаемых со щетки 4. Во врем  прохождени  импульсов коллекторного тока конденсатор 9 зар жаетс  до напр жени  Умакс UCT, где UCT - напр жение стабилизации, задаваемое стабилитроном 13. После окончани  импульсов конденсатор 9 медленно разр жаетс  через резистор 10 до напр жени  UMHH, которое определ етс  посто нной времени цепи конденсатор 9, резистор 10 и периодом повторени  импульсов . Фильтр нижних частот выполнен на резисторах 11,15 и конденсаторах 12,14 и служит дл  сглаживани  пульсации напр жени , подающегос  на инвертирующий вход дифференциального усилител , выполненного на транзисторах 17, 19, 23. Резистор 18 обеспечивает ток дифференциального каскада на транзисторах 17, 19. Опорное напр жение, которое определ ет частоту вращени  двигател , подаетс  на

А

пр мой вход дифференциального усилител  через регулируемый резистивный делитель 21, коллектор транзистора 19 дифференциального каскада нагружен на резистор 20 и входное сопротивлени  оконечного транзистора 23,коллектор оконечного транзистора 23 подключен к щетке 3 электродвигател  1, щетка 2 которого соединена с общей шиной. Конденсатор 22 служит дл  уменьшени  пульсаций напр жени  и импульсных помех на щетках 2, 3 электродвигател  1, возникающих при его вращении.

Сущностью изобретени  дл  повышени  качества стабилизации частоты вращени  и упрощени  конструкции электропривода  вл етс  введение в электродвигатель третьей щетки, расположенной таким образом , что с нее снимаетс  периодический сигнал с частотой, пропорциональной частоты вращени  электродвигател , при этом блок управлени  частотой вращени  выполн етс  по принципу преобразовани  частоты в напр жение.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Электропривод посто  иного тока, содержащий коллекторный электродвигатель посто нного тока с трем  щетками и блок регулировани  скорости, перва  щетка коллекторного электродвигател  подключена к общей шине, втора  через блок регулировани  скорости подключена к шине питани , а треть  - к входу блока регулировани  скорости , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  и повышени  качества стабилизации скорости, треть  щетка установлена несимметрично относительно двух других щеток с возможностью замыкани  ламел - ми коллектора только с первой щеткой, а блок регулировани  скорости выполнен в виде преобразовател  ч астоты в напр жение .

   г

   /

   и.

   а

   г

   4

   О/)

   3.2

   Фиг.З

   16

   , о -f

   25

   20

   .23

   Фиг А