SU736893A3 - Устройство дл регулировани бесконтактного двигател посто нного тока - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ БЕСКОНТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ НОСТОЯННОГО ТОКА 1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  управлени  бесконтактным электроприводом посто нного тока со стабилизацией скорости вращени  на заданном уровне.

Известно техническое решение дл  регулировани  бесконтактным двигателем посто нного тока, использующее полупроводниковые коммутаторь дл цикличного пОдКЛЮчёни  фаз двигател  к сети посто нного тока по сигналам датчика положени  ротора 1. Недостаток этих устройств состоит в испол.ьзовании специальных датчиков положени  ротора, усложн ющих конструкцию двигател .

Наиболее; близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  устройство дл  регулировани  бесконтактным двигателем посто нного тока без отдельного датчика положени  ротора 2.

В известном устройстве двигатель с многофазной обмоткой статора подключен к коммутатору . Ротор двигател  возбужден с помощью посто нного магнита или электромагнита . Обмотки статора дополнительно подключены к детектору. Определ ющему пёреход через нуль ЭДС фазы двигател , в которой в данный момент не приложено напр жение питани . Выход детектора подключен к схеме управлени  коммутатором. Дл  предварительного запуска двигател  имеетс  специальна  пускбва  схема, обеспечивающа  через распределитель импульсов управление коммутатором на начальном этапе, кбВДа ЭДС фаз равна нулю. После по влени  этого сигнала управление коммутатором осуществл етс  по сигналам фаз. При

fO достижении определенной частоты вращени  скорость двигател  стабилизируетс  на уровне, определ емом задатчиком частоты вращени , путем регулировани  напр жени  питани ./

Недостаток описанного устройства состо15 ит в том, что оно не обеспечивает оптимального положени  импульса напр жени  в фазе двигател  относительно фазы ЭДС, что снижает- КПД двигател . Кроме того, в нем не достигаетс  высокий уровень стабилиза20 ции скорости двигател  из-за использовани  аналоговых элементов сравнени  и задани  частоты вращени .

Целью изобретени   вл етс  повышение КПД двигател  при изменении момента нагрузки в большом диапазоне с одновременным повышением точности стабилизации скорости . . Это достигаетс  тем, что в устройство дл  регулировани  бесконтактного двигател  посто нного тока, содержащее коммутатор и детектор перехода через нуль ЭДС фазы двигател , подключенные к многофазной обмотке статора, нулевое устройство, соединенное с распределителем импульсов, выходы которого соединены с коммутатором и задатчик частоты вращени  ротора, введены счетчики пр мого и обратного счета, генераторьгимпульсов частоты f/2 и f и перва  группа логических, элементов, причем счетчики пр мого и обратного счета входами соединены с детектором перехода через нуль и с генератором импульсов частоты f/2 и f а выход их через первую группу логических элементов соединен с распределителем импульсов . Дополнительно в устройство могут быть введеныблок центрировани  импульсов фазного напр жени , втора  и треть  группы логических элементов и логическа  схёма И, котора  включена между выходом первой группы логических элементов и распределителем импульсов, а ее второй вход через вторую группу логических элементов соединен с задатчиком частоты вращени  ротора, при этом выходы первой и второй логических групп элементов, а -также выход счет- чиков пр мого и обратного счета подсоединены к блоку центрировани  импульсов фазного напр жени , треть  группа логических элементов включена, между распределителем импульсов и коммутатором, а второй ее вход соединен с выходом блока центрировани  импульсов фазного напр жени . Кроме того, может бытьвведен регул тор амплитуды напр жени , соединенный по входу с блоком центрировани  импульсов фазного напр жени , а выходами с коммутатором. На чертеже показана структурна  схема устройства. Двигатель 1 имеет ротор 2 с магнитным или электромагнитным возбуждением. Обмотки статора 3 подключены к коммутатору 4 и детектору 5 перехода через нуль ЭДС статора 3. Пускова  схема 6 через распределитель 7 импульсов и третью группу логических элементов 8 подсоединена к коммутатору 4. - Генератор 9 импульсов иМёт Гдва вьгхода , формирующих частоту f (выход 10) и f/2 (выход 11), соединенные с блоком 12 счетчиков пр мого и обратного счета. Дополнительно счетчики соединены с детектором 5. Один вход счетчиков подсоединен к блоку 13 центрировани  импульсов фазного напр жени  непосредственно, а другой - к этому же блоку 14 через первую группу логических элементов.

736893 Задатчик 15 частоты вращени  ротора 2 через вторую группу логических элементов 16 подключен к третьему входу блока 13. Одновременно выходы логических элементов 14 и 16 подсоединены к логической схеме И 17, выход которой подключен,к распределителю 7 импульсов, а выход блока центрировани  - к первой и третьей группам логических элементов 8. Дополнительно в схему может быть введен регул тор 18 амплитуды напр жени . соединенный по входу с блоком .13, а выходом - с коммутатором 4. Работа устройства заключаетс  в следующем . На начальном этапе запуска пускова  схема 6 задает либо начальную частоту переключени  pacпpeдeлиteл  7, либо плавно увеличивает ее с нул  до заданной величины. Детектор 5 выдел ет ЭДС фазной обмотки по моменту перехода ее через нуль. Так как из-за индуктивности фаз ток в обмотках уменьшаетс  до нул  немгновенно и возможна ошибка в определении нул  ЭДС, то детектор 5 имеет 6 своем составе элемент задержки, перекрывающий по времени переходный процесс изменени  тока. По зафиксированному сигналу, например в фазе А двигател  1, запускаетс  суммирующий счетчик пр мого счета в блоке 12 и начинает считать импульсы, поступающие с генератора 9 импульсов, следуемые с частотой f/2. Частота f может быть достаточно высокой и составл ть дес тки килогерц. Счет суммирующего счетчика останавливаетс  в момент перехода через нуль ЭДС в фазе В двигател  1, что дл  рассматриваемого двухфазного эквивалентно повороту ротора на л/2 эл. град. В этот момент начинаетс  обратный счет счетчика на вычитание из него импульсов с частотой f. Когда количество импульсов в счетчике уменьшитс  до нул , на выходе блока 12 формируетс  сигнал, который через блок 13 итретью группу логических элементов 8 формирует команду на включение фазы В двигател  1 к напр жению питани  с помощью коммутатора 4. Так как частота вычитающих импульсов была в 2 раза выше, то благодар  этому обеспечиваетс  начальна  фаза ,включени  напр жени  обмотки относительно ЭДС этой обмотки с задержкой относительно ее нул  на л/4 эл. град. Ранее было показано, что в момент перехода через нуль ЭДС в фазе В измен етс  счет первого суммирующего счетчика. Одновременно начинает работать другой счетчик пр мого счета частоты f/2, который оастанавливаетс  уже по сигналу фазь1 А и начинает обратный счет с частотой f. При достижении нул  формируетс  сигнал , на выходе, блока 12, который через элементы 13, 8, 4 выключает фазу В и включает фазу А двигател  I. Благодар  этому достигаетс  длительность подключени  каждой фазы двигател  .в течение л/2 эл. град, в каждый полупериод фазной ЭДС, причем импульс напр жени  симметричен и относительно полуволны ЭДС.

Описанный процесс циклично повтор етс  a всем этапе запуска двигател  до требуемого уровн  рабочей частоты вращени .

При достижении ротором двигател  частоты вращени , определ емой задатчиком 15, стабилизаци  скорости 09уществл етс  путем регулировани  длительности времени подключени  фазы двигател  и сети питани . Дл  сохранени  высокого КПД необходимо по-прежнему центрировать импульс напр жени  относительно ЭДС фазы. Эту задачу рещает блок йентрировани  13 вместе с элементами 1.4, 15, 16, 17. Задатчик 15 частоты вращени  генерирует за 2л эл. град. поворота ротора 4 импульса (дл  рассматриваемого двухфазного варианта выполнени  двигател ). При равенстве частоты на выходе блоков 12 и 15 логические элементы 14 и 16 формируют импульсы, которые через логический элемент И 17 разрешают включение фазы двигател  только при определенной последовательности этих импульсов. Дл  нормальной работы раньще должен по витьс  сигнал с выхода блока 14, который по времени совпадает с сигналом на выходе счетчиков блока 12, т. е. сдвинут по фазе на л/4 эл. град, относительно соответствующей фазной ЭДС. Однако из-за отсутстви  сигнала с блока 16 фаза двигател  не включаетс , а в схеме центрировани  начинает работать счетчик импульса суммирующей частоты f/2. После по влени  импульса на выходе блока 16 через элементы 17 формируетс  импульс на включение фазы двигател , счетчик в блоке 13 останавливаетс , а количество сосчитанных импульсов запоминаетс . При переходе через нуль ЭДС в обмотке, котора  обесточена, когда начинаетс  обратный счет суммирующего счетчика в блоке 12, частота в этом счетчике уменьщаетс  до величины сосчитанных импульсов в интервале между сигналами на выходе блоков 14 и 16. В этот момент формируетс  сигнал на отключение фазы двигател  от сети.

Таким образом,, импульс приложенного напр жени  будет симметрично укорочен как по переднему, так и по заднему фронтам ..

Если момент нагрузки увеличиваетс , то интервал времени между импульсами на выходе блоков 14 и 16 уменьщаетс , а врем  подключени  фазы двигател  и сети увеличиваетс , достига  максимального значени  л/2 эл. град. При дальнейщем увеличении нагрузки дл  сохранени  синхронности вращени  необходимо дополнительно увеличить напр жение питани . Это достигаетс  путем формировани  сигнала, привод щего к увеличению амплитуды напр жени  с поМОЩЬЮ регул тора 18. При уменьщении нагрузки процесс регулировани  развиваетс  в обратном направлении, череду  уменьшение амплитуды и длительности импульса. Описанный вариант схемы применим и дл  управлени  двигателем с другим количеством фаз. При этом измен етс  длительность подключени  каждой фазы к источнику питани , а дл  трехфазного двигател  максимальное врем  подключени  составит 60 эл. град.

Предложенна  схема благодар  строгой симметрии импульса напр жени  относительно фазной ЭДС при любой скорости и нагрузке обеспечивает экономическое регулирование , а отсутствие специального датчика положени  упрощает электропривод.

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  регулировани  бесконтактного двигател  посто нного тока, содержащее коммутатор и детектор перехода через нуль ЭДС фазы двигател , подключенные к многофазной обмотке статора, пусковое устройство, соединенное с распределителем импульсов, выходы которого соеди . нены с коммутатором, и задатчик частоты вращени  ротора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  КПД двигател , введены счетчики пр мого и обратного счета, генератора импульсов частоты f/2 и f и пер ва  группа логических элементов, причем счетчики пр мого и обратного счета входами соединены с детектором перехода через нуль и с генератором импульсов частоты f/2 и f, а выход через первую группу логических элементов соединен с распределителем .
2. 2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности поддержани  скорости на заданном уровне с сохранением высокого уровн  введены блок центрировани  импульсов фазного напр жени , втора  и треть  группы логических элементой и логическа  схема И, котора  включена между выходом первой группы логическихэлементов и распределителем импульсов, а ее второй вход через вторую группу логических элементов соединен с задатчиком частоты вращени  ротора, при этом выходы первой и второй логических групп элементов , а также выход счетчиков пр мого и обратного счета подсоединены к б.локу центрировани  импульсов фазного напр жени , треть  группа логических элементов включена между распределителем импульсов и коммутатором, а второй ее вход соединен с выходом блока центрировани  импульсов фазного напр жени .
3. 3.Устройство по пп. 1, 2, отличающеес  тем, что в него введен регул тор амплитуды напр жени , соединенный по входу с бло