SU902189A1 - Устройство дл согласовани углового положени синхронно-вращающихс валов электродвигателей - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОГЛАСОВАНИЯ УГЛОВОГО

ПОЛОЖЕНИЯ СИНХРОННО-ВРАЩАЮЩИХСЯ ВАЛОВ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  согласовани  углового положени  синхронно-вращающихс  валов, например, в системах электрического вала, в установках видео и звукозаписи.

Известно устройство, где дл  ускорени  процесса синхронизации дополнительно используетс  вспомогательный генератор, частота которого меньще частоты опорного генератора . Выход вспомогательного генератора соединен с первым входом триггера, на второй вход которого подключен выход импульсного датчика скорости, выход триггера соединен со входом схемы совпадени , на другой вход которого поступают импульсы с импульсного датчика скорости, а выход схемы совпадени  соединен с входом фазового детектора системы фазовой автоподстройки частоты вращени .

В процессе разгона двигател  до скорости , когда частота импульсного датчика скорости меньще частоты вспомогательного генератора , синхронизатор запрещает прохождение импульсов импульсного датчика скорости, но разрещает прохождение импульсов опорного генератора. Триггерный

фазометр системы фазовой автоподстройки частоты находитс  в состо нии «О и двигатель разгон етс  при максимальном сигнале управлени . Если скорость двигател  достигает значени , при котором частота

5 импульсного датчика скорости двигател  будет больще частоты вспомогательного генератора , триггер переводитс  в другое состо ние и синхронизатор снимает запрет со схемы совпадени  и фазовый детектор начинает работать в режиме синхронизации, обеспечива  синхронизацию частоты импульсного датчика скорости двигател  по отнощению к частоте опорного генератора. Рассматриваемое устройство обеспечивает форсированное согласование частоты импульсного датчика скорости двигател  до скорости вращени , близкой к частоте опорного генератора, а затем вступает в работу схема фазовой автоподстройки частоты, вращение которой подт гивает скорость двигател  до полного равенства входных час-,

20 тот фазового детектора 1.

Однако, в этом устройстве процесс разгона не контролируетс  по углу и двигатели, разгон  сь до синхронной скорости, проход т различные пути, что приводит к различным угловым положени м валов синхронизируемых машин.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее генератор опорной частоты, выход которого подключен к системе фазовой автоподстройки частоты вращени  первого электродвигател  и к первому коммутируемому входу управл емого ключа, выход которого подключен ко входу системы фазовой автоподстройки частоты вращени  второго электродвигател , выход системы фазовой подстройки частоты вращени  первого электродвигател  подключен через последовательно соединенные первый преобразователь и элемент НЕ к первому входу первого элемента совпадени , выход системы фазовой автоподстройки частоты вращени  второго электродвигател  подключен через последовательно соединенные второй преобразователь и одновибратор коротких импульсов ко второму входу первого элемента совпадени , выход которого подключен ко входу установки нул  триггера , выход триггера подключен к управл ющему входу управл е1мого ключа, второй элемент совпадени , выход которого подключен к входу установки единицы триггера , и вспомогательный генератор 2.

Датчики углового положени  валов вырабатывают один импульс за оборот и контролируют угловое положение валов синхронно-вращающихс  электродвигателей.

При включении приводов происходит установка триггеров в нулевое положение, и кажда  из систем фазовой автоподстройки частоты управл етс  от отдельного генератора . Частота задающих генераторов отличаетс , поэтому после синхронизации приводом имеет место взаимное угловое перемещение валов электродвигателей. Скорость перемещени  зависит от разницы частот задающих генераторов и, чтобы согласование заверщалось за один период сближени  импульсов , необходимо ширину щели датчиков положени  валов электродвигателей выбирать из услови 

AdL ь AcJflT,t)

где Аа)д - разница между скорост ми первого и второго двигател ; Т - период вращ.ени  двигател , скорость которого наибольша .

Чтобы процесс первого согласовани  валов происходил быстро необходимо выбирать достаточно большим, но это уменьщает точность первого согласовани . После . первого согласовани  на выходе третьей  чейки совпадени  по витс  импульс, который приведет к опрокидыванию второго триггера в положение единица и подключению входа системы фазовой автоподстройки частоты вращени  второго двигател  к выходу второго вспомогательного генератора, частота которого близка частоте опорного генератора . После синхронизации второго электродвигател  начинаетс  медленное сближение передних фронтов импульсов датчиков угловых положений валов. Допустима  разница скоростей двигателей на втором этапе сближени  не велика и не должна превышать величины

-||-.(2)

где Z - число штрихов импульсного датчика скорости.

В рассмотреном устройстве врем  сближени  ограничиваетс  в основном вторым этапом, где разницу скоростей нельз  вз ть

с значительной, не потер в точности углового согласовани  валов. Уменьшить длительность второго этапа можно достичь уменьшением ширины щели датчиков углового положени  валов электродвигателей. Однако это потребует уменьшени  разницы скоростей первого этапа сближени  и пр-иведет к увеличению времени первого этапа сближени .

Таким образом врем  согласовани  по углу синхронно-вращающихс  валов в устройстве ограничено на определенном минимальном уровне и yMeHbQJHTb его принципиально невозможно.

Цель изобретени  - увеличение точности и быстродействи  процесса согласовани  углового положени  синхронно-вращающихс  валов электродвигателей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дополнительно введены фазовый детектор, усилитель-преобразователь, а вспомогательный генератор выполнен управл емым по частоте, выход вспомогательного генератора подключен к второму коммутируемому входу управл емого ключа, а вход к выходу усилител -преобразовател , вход которого подключен к выходу фазового детектора , входы которого подключены к входам второго элемента совпадени  и к выходам первого и второго преобразователей соответственно .

На фиг. 1 и 2 представлены блок-схемы устройства.

Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, выход которого соединен с входом системы 2 фазовой автоподстройки частоты вращени  первого двигател  и через управл емый ключ 3 с входом системы 4 фазовой автоподстройки частоты вращени  второго двигател . Кажда  из систем автоподстройки имеет стандартную структуру (фиг. 2) и состоит из фазового детектора 5, усилител  6 мощности, двигател  7 посто нного тока, на валу которого размещен импульсный датчик 8 скорости и обеспечивает регулирование скорости двигател  по разности фаз между сигналами опорного генератора и импульсного датчика скорости. Импульсные датчики скорости обоих приводов имеют дополнительные преобразователи

9 и 10 углового положени  валов, которые формируют одиночные импульсы за каждый оборот вала двигателей. Выход преобразовател  9 угла соединен с первым входом элемента 11 совпадени , с первым входом фазового детектора 12 и через элемент НЕ 13 с первым входом элемента 14 совнадени . Выход преобразовател  10 угла соединен со вторым входом элемента I1 совпадени , со вторым входом фазового детектора 12 и через одновибратор 15 коротких импульсов со вторым входом э.темента 14 совпадени . Выход элемента 11 совпадени  подключен к входу установки «1 триггера 16 и выход элемента 14 совпадени  соединен с входом установки «О триггера 16, выход которого подключен к управл ющему входу ключа 3. Второй вход ключа 3 соединен с выходом управл емого генератора 17, вход которого подключен через усилитель-преобразователь 18 к выходу фазового детектора 12. Работает устройство следующим образом . При включении приводов подаетс  питание на блоки управлени  и осуществл етс  установка триггера 16 в нулевое положение. При этом на вход системы. 2 фазовой автоподстройки поступает сигнал с выхода опорного генератора 1, а на вход системы 4 фазовой автогодстройки - сигнал с выхода вспомогательного управл емого генератора 17, так как при нулевом положении триггера 16 через управл емый ключ 3 проходит сигнал только с выхода управл емого генератора 17. При трогании с места приводов импульсы преобразователей углов первого и второго двигателей в общем случае имеют фазовый сдвиг и на выходе фазового детектора 12 по вл етс  сигнал, пропорциональный фазовому сдвигу этих импульсов. Напр жение фазового детектора 12 проходит через усилитель-преобразователь 18, в котором формируетс  управл ющий сигнал посто нного тока и попадает на вход вспомогательного управл емого генератора 17. На выходе управл емого генератора 17 устанавливаетс  выходна  частота, пропорциональна  управл ющему сигналу с выхода усилител  18, т.е. пропорциональна  фазовому сдвигу между входными импульсами фазового детектора 12. Если импульсы преобразователей 9 и 10 угла сдвинуты значительно друг относительно друга, то на выходе фазового детектора 12 и соответственно на выходе усилител -преобразовател  18 по вл етс  значительный по уровню сигнал управлени , который задает на выходе управл емого генератора 17 частоту, существенно отличающуюс  от частоты задающего генератора 1. В результате синхронизируемые по входным частотам привода работают с различными скорост ми и обеспечивают форсированное согласование углового положени  валов первого и второго двигател . По мере устранени  углового рассогласовани  валов первого и второго двигателей уменьшаетс  фазовый сдвиг между импульсами преобразователей 9 и 10 угла и сигнал на выходе фазового детектора 12 также уменьщаетс . Это приводит к уменьщению управл ющего напр жени  на входе управл емого генератора 17 и к изменению частоты на его выходе, котора  приближаетс  к частоте задающего генератора. Разница в скорост х вращени  двигателей также уменьщаетс  по мере приближени  импульсов преобразователей 9 и 10 угла друг к другу. На заверщающем этапе допустима  скорость сближени  импульсов не должна превышать величины .(Ъ в противном случае согласование импульсов датчиков углового положени  обоих приводов может не произойти на одном периоде сближени  импульсов и процесс синхронизации будет занимать несколько периодов с повторением описанных ниже этапов работы схемы. Соответственно, допусти.мые величины расстройки по частоте задающего генератора 1 и вспомогательного управл емого генератора 17 в конце сближени  импульсов датчиков углового положени  валов не должны превыщать величины, определ емой неравенством ZAaC ДС 1-1Т$ Т Минимальна  величина угла синхронизации , т.е. максимальна  точность синхронизации , определ етс  щириной щели преобразователей 9 и 10 угла, котора  равна одной дискрете и.мпульсного датчика 8 скорости . В этом случае синхронизаци  валов возможна в пределах периода квантовани  импульсного датчика скорости и углова  ошибка взаимного расгюложени  валов не превышает величины Применительно к рассматриваемому предельному случаю углового согласовани  валов с минимальной погрешностью, равной - рад, рассогласование по частоте задающего генератора 1 и вспомогательного управл емого генератора 17 в конце интервала сближени  импульсов преобразователей 9 и 10 не превыщает величины ди;,..-.4. В противном случае угловое согласование валов происходит в течение нескольких интервалов сближени  до совпадени  во времени импульсов преобразователей 9 и 10 угла. Когда импульсы, получаемые на выходе преобразователей 9 и 10, приход т одновременно на входы элемента 11 совпадени , последний срабатывает и на его выходе по вл етс  импульс, который переключает триггер 16 в состо ние «1. С по влением сигнала на выходе триггера 16, происходит коммутаци  входов ключа 3 и система 4 фазовой автоподстройки переводитс  на управление от задающего генератора 1. После завершени  переходного процесса, двигатели вращаютс  синхронно и синфазно с угловым рассогласованием, непревышающем одной дискреты импульсного датчика скорости.

В случае выхода любой системы электропривода из синхронизма и нарушени  углового положени  валов двигателей импульсы преобразователей 9 и 10 угла расход тс  между собой. При этом импульс на выходе элемента НЕ 13 совпадает во времени с коротким импульсом одновибратора 15 и на выходе элемента 14 совпадени  по вл етс  сигнал, который переключает триггер 16 в нулевое положение. Далее срабатывает ключ 3 и система 4 фазовой автоподстройки переводитс  на управление от вспомогательного управл емого генератора 17.

В зависимости от величины (разового сдвига импульсов преобразователей 9 и 10 угла устанавливаетс  частота на выходе управл емого генератора 17, при которой обеспечиваетс  предельно-допустима  скорость отработки углового рассогласовани  валов. Если рассогласование валов по углу велико, на выходе вспомогательного управл емого генератора 17 устанавливаетс  частота, существенно отличающа с  от частоты задающего генератора 1. По мере уменьшени  углового рассогласовани  валов измен етс  частота управл емого генератора 17 и скорость отработки углового рассогласовани  уменьшаетс , стрем сь к предельно-допустимой величине, определ емой неравенством (3). В этом случае процесс углового согласовани  валов проходит в течение одного интервала сближени  и при первом совпадении во времени импульсов преобразователей 9 и 10 угла происходит подключение входа системы 4 фазовой автоподстройки к выходу опорного генератора 1. С этого момента обеспечиваетс  синхронно-синфазное движение электроприводов при угловом рассогласовании валов, непревышающем одной дискреты импульсного датчика скорости.

Таким образом устройство позвол ет получить минимальное врем  согласовани  углового положени  валов, так как процесс согласовани  происходит с большими скорост ми сближени  и по мере уменьшени  угла рассогласовани  скорость сближени  уменьшаетс , приближа сь к предельно-допустимой минимальной величине

--Z5L

Аси

дмин

- ZT

Это позвол ет получить высокую точность углового согласовани  валов и завершить процесс сближени  за один период.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 467440, кл. Н 02 Р 5/06, 1960.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2706691/24-07, кл. Н 02 Р 5/06, 1979.

Cpuz.1