SU1002965A1 - Устройство дл измерени угловой скорости кор электрических машин посто нного тока - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ЯКОРЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

1

Изобретение относитс  к технике контрол  и регулировани  и может .быть использовано дл  измерени  скорости в системах регулировани , стабилизации и индикации скорости.

В насто щее врем  наиболее широко используютс  дл  измерени  скорости различного рода датчики и. устройства , подключенные к двигател м 1 и 2.

Однако данные устройства требуют механической св зи с контролируемым объектом.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  контрол  скорости двигателд, в котором с разделительного трансформатора из цепи, питающей  корь двигател  посто нного тока, на вход формировател  (вход устройства) поступают пульсации переменного тока. Выход формировател  соединен с входом запоминающего устройства, выходна  цепь которого св зана со схемой индикации скорости. На вход блока синхронизации поступает двухполупериодное выпр мленное переменное на пр жение. Выход этого блока соединен с входом таймера, выходна  цепь которого св зана с управл ющим входом одновибратора. Один выход одно jj вибратора подключен к цепи переноса счетчика импульсов запоминающего устройства, а другой - к выходной цепи устройства обновлени  информации, причем выход последнего соединен с входом очистки запоминающего устрой15 ства.

. Датчик позвол ет измер ть и индицировать интегральное значение угло20 вой скорости  кор  двигател  посто нного тока, при этом запаздывание в системе измерени  может составл ть от 1 до 9с СЗ. Недостатками устройства  вл ютс  невысока  точность измерени  угловой скорости из-за размагничивающего дей стви  реакции  кор  (преимущественно дл  электрических машин малой мощности ), низкое быстродействие из-за большого периода измерени  угловой скорости, узка  область применени  из-за большого запаздывани  в системе измерени , что исключает его использование в устройствах автоматического управлени  дл  регулировани  и стабилизации угловой скорости. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи , точности измерени  и расширение области применени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее фо мирователь импульсов, подключенный к  корной цепи электрической машины , первое запоминающее устройство, индикатор и блок синхронизации, подключенный к цепи питани  электрической машины, введены ключева  схема, второе запоминающее устройство и ком мутатор, при этом вход ключевой схемы подключен к выходу формировател , выходы ключевой схемы - к информацио ным входам первого и второго запоминающих устройств, их выходы через ко мутатор подключены к индикатору, вто рой вход блока синхронизации подключен к выходу формировател , выходы блока синхронизации - к управл ющим входам первого и второго запоминающи устройств и коммутатора Причем в устройство введены одновибратор и схема логического умножени  , при этом вход одновибратора и первый вход .схемы логического умноже ни  подключены к выходу формировател второй вход схемы логического умножени  - к выходу одновибратора, а выход схемы логического умножени  к входу ключевой схемы„ Кроме того, с целью уменьшени  вл  ни  индуктивности цепи  кор  в устройство введены одновибратор, счетчи импульсов и схема совпадени , при этом вход одновибратора подключен к выходу формировател , вход счетчика импульсов и первый вход схемы совпадени  соединены с выходом одновибратора , второй вход схемы совпадени  подключен к выходу счетчика импульсо а выход cxeNW совпадени  соединен с входом ключевой схемы. На фиг„ 1 представлена структурна  схема устройства дл  измерени  угловой скорости  кор  электрическихмашин посто нного тока; на фиг. 2 и 3 структурные схемы модификаций этого устройства, на фиг, j-t - диаграммы работы отдельных узлов устройства, на фиго 7 зависимости, по сн ющие принципы построени  устройства и отдельных его блоков Устройство (фиг 1) содержит формирователь 1 импульсов, выход которого соединен с входом блока 2 синхронизации и входом ключевой схемы 3« Одна выходна  цепь ключевой схемы 3 св зана с информационным входом запоминающего устройства А, а друга  - с информационным входом запоминающего устройства 5« Выход запоминающего устройства 4 подключен к одному входу коммутатора 6, а выходна  цепь запоминающего устройства 5 соединена с другим входом коммутатора 6, выход которого св зан с входом блока 7 индикации . При этом один выход блока 2 синхронизации соединен с управл ющим входом запоминающего устройства 4, второй - с разрешающим входом коммутатора 6 и третий - с управл ющим входом запоминающего устройства 5 Устройство (фиго 2) дополнительно содержит одновибратор 8 и схему 9 логического умножени , которые включены между формирователем 1 импульсов и ключевой схемой Зо При этом выход формировател  1 импульсов соединен с входами блока достоверности информации, одновибратора 8 и схемы 9 логического умножени  Выходна  цепь одновибратора В св зана с другим входом схемы 9 логического умножени , выход которой подключен к входу ключевой схемы 3. Устройство (фиГо 3) дополнительно содержит одновибратор 8, счетчик 10 импульсов и схему 11 совпадени , которые включены между формирователем 1 импульсов и ключевой схемой 3 При этом выход формировател  1 импульсов соединен с входами блока 2 синхронизации и одновибратора 8. Выходна  цепь одновибратора 8 св зана с входом счетчика 10 импульсов и одним входом схемы П совпадени . Выход счетчика 10 подключен к другому входу схемы 11 совпадени , выходна  цепь которой соединена с входом ключевой схемы 3 Устройство (фиг, 1) работает сле дующим образом. На йход формировател  1 импульсо подаетс  напр жение с зажимов  кор  электрической машины посто нного тока (фиг. t в). Оно включает в себ  переменную составл ющую зубцовых Пульсаций противо-ЭДС. С помощью фо мировател  1 импульсов этот сигнал преобразуетс  в импульсы пр моуголь ной формы (фиго t с), после чего поступает на входы блока 2 синхронизации и ключевой схемы 3 Дл  определени  полных импульсов зубцовых пульсаций на другой вход блока синхронизации подаетс  двухполупериодное выпр мленное напр жение (фиг. 4 а). ЗубЦовые пульсации противо-ЭДС не синхронизированы с частотой питающей сети и определ ютс  средним значением напр жени  на  коре двигател  и моментом нагрузки на валу  кор , а также индуктивностью  корной цепи (фиг. в). Информаци  о частоте вращени   кор  содержитс  и однозначно определ етс  длительностью импульсов зубцовых пульсаций противо-ЭДС, котора  может быть искажена или отсутствовать вообще при кратковременных перегрузках электрической машины. Необходимые данные об угловой скорости  кор  в данном полупериоде питающего напр жени  могут быть получены лишь при условии , если имеетс  по крайней мере три импульса зубцовых пульсаций, то да длительность среднего импульса однозначно определ ет частоту вращени   кор  в текущий момент времени Чтобы исключить потерю информации блок 2 синхронизации по заднему фронту первого импульса с формировател  1 в данном полупериоде питающего напр жени  вырабатывает разрешающий сигнал, который поступает на управл ющий вход запоминающего устройства или запоминающего устройства 5 в зависимости от ситуации, сложившейс  в данный момент времени . Т«е. если в предыдущем полупериоде достоверна  информаци  посре ством ключевой схемы 3 и разрешающего сигнала из блока 2 синхронизации была записана в запоминающем устройстве А, то длительность следующего импульса зубцовой пульсации заноситс  в запоминающее устройство 5. Данные на выходе блока 7 индикации соответствуют длительности импульса,, записанной в запоминающем устройстве . Обновление информации производитс  лишь по команде на управл ющий вход запоминающего устройства k из блока 2 синхронизации после того, как определ етс  передний фронт следующего импульса. Если в данном полупериоде этого не произошло, данные 0частоте вращени   кор , записанные в запоминак цем устройстве 5, считаютс  не действительными и стираютс , В этом случае информаци  о длительности импульса, записанна  ранее в запоминающем устройстве 4, сохран етс  на входе блока 7 индикации и считаетс  достоверной до по влени  новой информации. Если же следующий импульс в данном или следующем полупериоде питающего напр жени  оказалс  полным и записан в запоминающем устройстве 5, стара  информаци  из запоминакмцего устройства стираетс  и на вход блока 7 индикации , по команде из блока 2 синхронизации на разрешающий вход коммутатора 6, поступает нова  информаци . Така  и подобные ей ситуации  вл ютс  обычными при работе электрических машин посто нного тока от вентильных преобразователей приработе их на противо-ЭДС и индуктивную нагрузку , В большинстве случаев электрические машины посто нного тока работают в режиме прерывистых токов, что облегчает выделение зубцовых пульсаций в те моменты времени, когда вентильный преобразователь закрыт и электрическа  машина работает в генераторном режиме. Кроме того, кинетическа  энерги  маховых масс на валу  кор  не позвол ет за один-два полупериода питающего напр жени  значительно уменьшитьс  угловой скорости кор . На фиг. 7 приведены зависимости , характеризующие принципы построени  устройства, 1Зависимость m (фиг. 7) характеризует св зь между длительностью зубцовых пульсаций и частотой вращени   кор  электрической маШины. Она описываетс  выражением . где Т - текущее значение длительно сти импульсов зубцовых пульсаций на выходе коммутатора 6; К - коэффициент пропорциональноп - углова  скорость  кор „ Така  зависимость между частотой вращени   кор  и сигналом на выходе устройства оказываетс  неудобной при исследовании в системах измерени , управлени  и стабилизации частоты вра щени . Поэтому блок 7 индикации, помимо информационных функций, зависимость вида (1) приводит к выражению --TO-I- O/V), где TQд - длительность импульсов, COOT ветствующа  минимальной частоте вращени   кор  п.-, К - коэффициент пропорциональности . Устройство, структурна  схема которого приведена на фиг. 2, а диаграм ма работы отдельных узлов на фиг. 5, функционирует следующим образом (при описании остановимс  лишь на отличии в работе рассматриваемой модификации устройства от основного варианта), Включение между формирователем 1 импульсов и ключевой схемой 3 дополнительно одновибратора 8 и схемы 9 логического умножени , позвол ет упро стить устройство,т.е. исключить функ цию преобразовател  в блоке 7 индикации (фиг. 2) зависимости (1) к виду (2) и возложить эти функции на одновибратор 8 и схему 9 логического умножени . Это происходит следующим об разом, С выхода формировател  1 импульсы (фиго 5 е) поступают на входы блока 2 синхронизации, одновибратора 8 и схемы 9 логического умножени . Дл  определенности положим, что импульс зубцовой пульсации в данном полупериоде оказалс  полным. Передни фронтом этого и любого другого импул са допускаетс  одновибратор 8 на вре м , равное длительности импульсов зубцовых пульсаций TQ, , соответствующих минимальной частоте вращени   ко р  п(фиг. 5 d). В этот же момент времени на один вход схемы 9 логичес кого умножени  поступает импульс зуб цовой пульсации, а на другой вход сигнал с выхода одновибратора 8. В результате логического умножени  эти двух сигналов зависимость вида (1 J приводитс  к выражению ( 2), Ход дальнейших рассуждений прежний и разница лишь в том, что дальнейшие операции в устройстве производ тс  со скорректированными дпительнос791ми зубцовых пульсац ий (фиг. 5 h). Такой подход к решению поставленной задачи позвол ет за счет некоторого увеличени  периода измерени  частоты вращени  реализовать устройство на логических элементах и исключить преобразовани  зависимости (1) к выражению (2) блоком 7 индикации На фиг, 3 приведена структурна  схема следующей модификации устройства . Она дополнительно включает в себ  одновибратор 8, счетчик 10 импульсов и схему 11 совпадени , которые включены между формирователем 1 импульсов, и ключевой схемой 3. Они предназначены дл  уменьшени  погрешности измерени  угловой скорости  кор , вносимой индуктивностью  корной цепи при перегрузках электрической машины. Дл  чего в качестве информационной единицы используетс  период изменени  зубцовой пульсации (фиг, 6. ). Устройство работает следующим образом . Задним фронтом каждого импульса с формировател  1 импульсов (фиг„б i) запускаетс  одновибратор 8 на врем , необходимое дл  переключени  сметчика 10 импульсоВо При этом на один вход схемы 11 совпадени  поступает сигнал с выхода одновибратора 8 (фиг. 6k), а на другой - информаци  с выхода счетчика 10, В результате суммировани  сигналов, на выходе схемы 11 совпадени  получаем импульсы (фиГо 6 Е), соответствующие периоду измерений зубцовых пульсаций. Механизм записи информации и ее обновлени  осталс  прежним, как в основном устройстве Отличие от преды дущих устройств измерени  заключаетс  в том, что дл  измерени  частоты вращени   кор  используетс  период изменени  зубцовых пульсаций (фиг„ 6 Е), а началом отсчета информации  вл ютс  задние фронты импульсов зубцовых пульсаций. Предлагаемые устройства могут быть использованы в системах автоматичес .кого регулировани  и стабилизации

частоты вращени   кор  электрических машин посто нного тока, а также дл  компенсации не аинейностей управл ющей системы,

Claims (3)

1.Устройство дл  измерени  угловой скорости  кор  электрических машин .посто нного тока, содержащее формирователь импульсов, подключенны

к  корной цепи электрической машины, первое запоминающее устройство, ий-, дикатор и блок синхронизации, подключенный к цепи питани  электрической машины, о т л и ч а ю щ-ее с   тем, что, с целью повышени  быстродействи  и расширени  области применени , в устройство введены клю чева  схема, второе запоминающее устройство и коммутатор, при этом вход ключевой схемы подключен к выходу фомировател , выходы ключевой схемы к информационным входам первого и второго запоминающих устройств, их выходы через коммутатор - к индикатору , второй вход блока синхронизации - к выходу формировател , выходы блокасинхронизации - к управл ющим входам первого и второго запоминающих устройств и коммутатора

2,Устройство по По 1 ,. о т л и чающеес  тем, что, с целью

повышени  точности измерени , в устройство введены одновибратор и схема логического умножени , при этом вход одновйбратора и первый вход схемы логического умножени  подключены к ш ходу формировател , второй вход схемы логического умножени  - к выходу одновйбратора, а выход схемы логического умножени  - к входу ключевой схемы,

3. Устройство по п 1, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  вли ни  индуктивности цепи  кор , -в устройство введены одновибратор , счетчик импульсов и схема совпадени , при этом вход одновйбратора подключен к выходу формировател , вход счетчика импульсов и первый .вход схемы совпадени  соединены с выходом одновйбратора, второй вход схемы совпадени  подключен- к выходу счетчика импульсов, а выход схемы совпадени  соединен с входом ключееой схемы.

Источники информации, во внимание при экспертизе

1.Агейкин Д.И. и др.- Датчики контрол  и регулировани  „ Мо, 1%5.

с ,

2.Авторское свидетельство СССР № 162227. кл, G 01 Р ЗМ8. 19б2. ,

3.Патент Великобритании

№ 1 46501, кл, G 01 Р 3/5, 97б (прототип).

w

I

e

m

Ш

0fff,