Электропривод для вращения вала

Приборный электропривод служебных систем космических аппаратов

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ВЭП-10

Назначение: электропривод постоянного тока, бесконтактный, резервированный, реверсивный предназначен для привода узла крышки светозащитного устройства КА.

— устойчивость к перегрузкам в режиме заторможенного ротора;

— программный режим поддержания частоты вращения.

Основные технические характеристики


Номинальное напряжение питания, В27 ± 5
Частота вращения, мин -1 20 — 125
Номинальный момент, Н·м, не менее0,75
Потребляемая мощность, Вт, не более50
Масса, кг5,2
Габариты, мм140х140х193
Гарантийная наработка, ч, не менее1000
Срок службы, лет14
К содержанию

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ДБЭ63-25-6,3

Назначение: работа в составе электронасосного агрегата (ЭНА) систем терморегулирования КА.

— устойчивость к перегрузкам;

— два исполнения по степени защиты от ФКП;

— герметичный экран отделяющий роторную часть двигателя от статорной для работы в среде ЛЗТК-2 с давлением до 2,8 кгс/см 2 .

Основные технические характеристики


Номинальное напряжение питания, В27 ± 2
Номинальная мощность, Вт, не менее25
Частота вращения, мин -1 5900 ± 100
Номинальный момент, Н·м, не менее0,04047
Потребляемая мощность, Вт, не более37,8
Масса электродвигателя, кг0,58
Масса преобразователя, кг0,72 / 0,85
Габариты электродвигателя, мм Ф 63х42
Габариты преобразователя, мм105х150х40
Гарантийная наработка, ч, не менее152 000
Срок службы, лет15
К содержанию

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД «МИКРОН-ДА»

Назначение: предназначен для вращения вала вакуумного нагнетателя, установленного для откачки воздуха из шлюзовой камеры международной космической станции.

Состав: электродвигатель и преобразователь.

Основные технические характеристики


Номинальное напряжение питания, В120 ± 10
Номинальная мощность, кВт1,75
Частота вращения, мин -1 6000 +300
Номинальный момент, Н·м2,8
Потребляемая мощность, кВт, не более2,0
Масса, кг23,5
Гарантийная наработка, ч, не менее10 000
Срок службы, лет15
К содержанию

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ДП

Назначение: коллекторный электродвигатель предназначен для работы в составе электронасосной станции системы управления.

Основные технические характеристики


Номинальное напряжение питания, В27 ± 5
Номинальная мощность, кВт2,0 (5,6*)
Частота вращения, мин -1 9500
Номинальный момент, Н·м2,0
Потребляемая мощность, кВт, не более2,7
Масса, кг11
Гарантийная наработка, ч, не менее50
Срок службы, лет15
* Кратковременный режим

Акционерное общество «Научно-производственный центр «Полюс»

ЭЛЕКТРОПРИВОД

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к области автоматизированного электропривода, и может быть использована для создания электропривода с постоянной скоростью вращения вала электродвигателя. Задачей полезной модели является повышение точности стабилизации скорости вращения вала электродвигателя постоянного тока и уменьшение объема электропривода. Сущность полезной модели заключается в том, что в электроприводе, содержащем блок управления и электродвигатель, кинематически соединенный с тахогенератором, при этом первый вывод электродвигателя предназначен для подачи на него постоянного напряжения, блок управления содержит ключ и последовательно соединенные компаратор и микропроцессор, при этом вход компаратора электрически связан с выходом тахогенератора, управляющий вывод ключа электрически связан с выходом микропроцессора, первый вывод ключа соединен со вторым выводом электродвигателя, а второй вывод ключа предназначен для подачи на него постоянного напряжения. 1 Илл.

Электропривод, содержащий блок управления и электродвигатель, кинематически соединенный с тахогенератором, при этом первый вывод электродвигателя предназначен для подачи на него постоянного напряжения, отличающийся тем, что блок управления содержит ключ и последовательно соединенные компаратор и микропроцессор, при этом вход компаратора электрически связан с выходом тахогенератора, управляющий вывод ключа электрически связан с выходом микропроцессора, первый вывод ключа соединен со вторым выводом электродвигателя, а второй вывод ключа предназначен для подачи на него постоянного напряжения.

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к области автоматизированного электропривода (ЭП), и может быть использована для создания электропривода с постоянной скоростью вращения вала электродвигателя.

Известен ЭП с автоматической стабилизацией скорости вращения двигателя [1], содержащий электродвигатель, тахогенератор, блок управления, в качестве которого используется магнитный усилитель, установленный в цепи питания электродвигателя.

При увеличении момента сопротивления на валу электродвигателя, например, вследствие уменьшения температуры окружающей среды, уменьшается скорость вращения его ротора и, соответственно, электродвижущая сила (э.д.с.) тахогенератора. При этом разность между задающим напряжением и э.д.с. тахогенератора увеличивается. Это приводит к увеличению степени подмагничивания магнитного усилителя и уменьшению индуктивности его рабочих обмоток. Напряжение на выходе магнитного усилителя возрастает, и скорость вращения ротора и, соответственно, вала электродвигателя увеличивается.

Недостатками этого ЭП являются большое отклонение (

10%) скорости вращения вала электродвигателя от стабилизируемого значения и большой занимаемый им объем.

Меньшее отклонение скорости вращения вала электродвигателя от стабилизируемого значения достигнуто в ЭП [2], являющемся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и выбранном в качестве прототипа.

ЭП содержит электродвигатель постоянного тока ДПР32-Н6-02, кинематически соединенный с тахогенератором, блок управления, в качестве которого используется регулятор скорости РС-0-08-03М и на который подаются гармонические сигналы с тахогенератора.

При этом первый вывод электродвигателя предназначен для подачи на него постоянного напряжения от источника питания, а второй вывод электродвигателя соединен с регулятором скорости РС-0-08-03М.

Указанный ЭП позволяет стабилизировать скорость вращения вала электродвигателя постоянного тока с отклонением не более 1% от стабилизируемого значения за время равное или более 5 сек.

Однако в некоторых случаях бывает необходимо стабилизировать скорость вращения вала электродвигателя постоянного тока с отклонением менее 1% от стабилизируемого значения. Кроме того, указанный ЭП занимает большой объем, равный 130 см 3 .

Задачей полезной модели является повышение точности стабилизации скорости вращения вала электродвигателя постоянного тока и уменьшение объема ЭП.

Сущность полезной модели заключается в том, что в электроприводе, содержащем блок управления и электродвигатель, кинематически соединенный с тахогенератором, при этом первый вывод электродвигателя предназначен для подачи на него постоянного напряжения, в отличие от прототипа, блок управления содержит ключ и последовательно соединенные компаратор и микропроцессор, при этом вход компаратора электрически связан с выходом тахогенератора, управляющий вывод ключа электрически связан с выходом микропроцессора, первый вывод ключа соединен со вторым выводом электродвигателя, а второй вывод ключа предназначен для подачи на него постоянного напряжения.

Выполнение блока управления, содержащим ключ и последовательно соединенные компаратор и микропроцессор, где вход компаратора электрически связан с выходом тахогенератора, управляющий вывод ключа электрически связан с выходом микропроцессора, а первый вывод ключа соединен со вторым выводом электродвигателя, а второй вывод ключа предназначен для подачи на него постоянного напряжения, позволяет, во-первых, применить цифровую обработку управляющего сигнала и таким образом повысить точность стабилизации скорости вращения вала электродвигателя постоянного тока ЭП, во-вторых, уменьшить занимаемый ЭП объем.

Полезная модель поясняется чертежом.

На фигуре представлена функциональная электрическая схема ЭП.

ЭП содержит электродвигатель 1, в качестве которого используется электродвигатель постоянного тока ДПР32-Н6-02, кинематически соединенный с тахогенератором 2 путем размещения на едином вале ротора его и тахогенератора, и блок управления 3.

Блок управления 3 содержит ключ 4 и последовательно соединенные компаратор 5 и микропроцессор 6.

При этом первый вывод электродвигателя 1 предназначен для подачи на него постоянного напряжения от источника питания (не показан), второй вывод электродвигателя 1 соединен с первым выводом ключа 4, второй вывод ключа 4 предназначен для подачи на него постоянного напряжения от источника питания, вход компаратора 5 электрически связан с выходом тахогенератора 2, а управляющий вывод ключа 4 электрически связан с выходом микропроцессора 6.

Блок управления 3 обеспечивает периодическое импульсное замыкание цепи питания электродвигателя 1 и автоматическую регулировку длительности импульсов замыкания цепи питания электродвигателя 1 для достижения определенной стабилизированной скорости вращения вала электродвигателя 1.

Компаратор 5 выполнен на микросхеме LMV7239M5, микропроцессор 6 выполнен на микросхеме ATMEGA8-16AU, выполняющей программно функции пропорционально-интегрального (ПИ) регулятора, а также аппаратно и программно выполняющей функции широтноимпульсного модулятора (ШИМ). Ключ 4 включает в себя электрически связанные драйвер 7 на микросхеме IR2101S, резистор 8 и полевой транзистор 9 типа ZXMN6A08E6.

ЭП работает следующим образом.

Во время работы электродвигателя 1 гармонический сигнал с тахогенератора 2 поступает на компаратор 5, который преобразует его в прямоугольные импульсы с частотой следования гармонического сигнала. В микропроцессоре 6 измеряется период следования выработанных компаратором 5 прямоугольных импульсов и сравнивается с опорным временным интервалом, соответствующим заданной стабилизируемой скорости вращения вала электродвигателя 1.

Величина ошибки, пропорциональная разности периода следования указанных прямоугольных импульсов и опорного временного интервала, обрабатывается в микропроцессоре 6 по программе ПИ регулятора, реализованного программно, которая вычисляет величину управляющего воздействия после прихода каждого импульса с тахогенератора 2. Значение величины управляющего воздействия заносится в регистр сравнения ШИМ и на выходе ШИМ микропроцессора 6 генерируется сигнал управления ключом 4, скважность которого пропорциональна величине управляющего воздействия.

Указанный сигнал с выхода ШИМ микропроцессора 6 поступает на управляющий вывод ключа 4, и через драйвер 7 и резистор 8, ограничивающий токи управления ключа 4, поступает на полевой транзистор 9 и открывает его.

При этом цепь питания замыкается через электродвигатель 1. Длительность импульсов замыкания цепи питания увеличивается (уменьшается) в случае уменьшения (увеличения) скорости вращения вала электродвигателя 1 по сравнению с заданной стабилизируемой скоростью.

Драйвер 7 позволяет ускорить заряд емкости управляющего вывода полевого транзистора 9, и таким образом, уменьшает фронты импульсов управления полевого транзистора 9.

Так поддерживается определенная заданная стабилизированная скорость вращения вала электродвигателя 1.

Точность стабилизации скорости вращения вала электродвигателя 1 постоянного тока в рассмотренном ЭП составляет 0,1% за время 5 сек и более. Объем ЭП составляет 35 см 3 .

Таким образом, в заявляемом ЭП достигается повышение точности стабилизации скорости вращения вала электродвигателя постоянного тока и уменьшение занимаемого объема.

1 Анхимюк В.Л. Теория автоматического управления. — Минск. Вышэйшая школа, 1979. — С.83-86.

2 Прицел-прибор наведения 1К13. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 1465.00.00.000ТО. — С.33-35, 100. — Прототип.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Приводной вал — электропривод

Приводной вал электропривода для соединения с приводной арматурой может быть выполнен в двух вариантах: с кулачками на одном торце или с кулачками на обоих торцах. [1]

Для снижения частоты вращения в передаче электродвигатель — приводной вал электропривода используется червячный редуктор. Имеется также ручное управление, дублирующее электропривод при аварийных условиях в случае отсутствия электроэнергии. Электроприводы могут быть использо-ваны и при позиционном регулировании расхода среды в трубопроводе. Электроприводы предназначены для работы при температуре окружающей среды от — 40 до 50 С и относительной влажности воздуха до 90 %, выпускаются в нормальном и взрыво-защищенном исполнении. [2]

Следующая цифра условно обозначает частоту вращения, об / мин, приводного вала электропривода , передающего вращение ходовой — гайке арматуры или шпинделю. Затем указывается условно полное число оборотов приводного вала, которое он может сделать в зависимости от исполнения коробки путевых и моментных выключателей. Этим ограничивается первая группа знаков. Вторая группа состоит из двух букв и цифры. Первая буква второй группы обозначений указывает исполнение привода по климатическим условиям: У — для умеренного климата; М — морозостойкое; Т — тропическое; П — для повышенной температуры. Вторая буква обозначает вид подключения контрольного кабеля к коробке электропривода: Ш — штепсельный разъем; С — сальниковый ввод. [3]

Следующая цифра условно обозначает частоту вращения ( об / мин) приводного вала электропривода , передающего вращение ходовой гайке арматуры или шпинделю. Затем указывается условно полное число оборотов приводного вала, которое он может сделать в зависимости от исполнения коробки путевых и моментных выключателей. Всего предусмотрено восемь градаций ( табл 11.2), Этим ограничивается первая группа знаков. Вторая группа состоит из двух букв и цифры. Первая буква второй группы обозначений указывает исполнение привода по климатическим условиям: У — для умеренного климата; М — морозостойкое; Т — тропическое; П — для повышенной температуры. Вторая буква обозначает вид подключения контрольного кабеля к коробке электропривода: Ш — штепсельный разъем; С — сальниковый ввод. Последняя цифра указывает исполнение привода по взрывозащите. [4]

Таким образом, при опускании гильзы 5 вниз опускается кулачковая муфта 4 и ее кулачки 8 выходят из зацепления с кулачками 9 приводного вала червячного электропривода 10, в результате чего механический привод от червячного редуктора будет отключен. При вращении маховика 3 усилие через шарнирные соединения передается непосредственно на шпиндель арматуры. [6]

Электроприводы позволяют осуществлять следующие действия при управлении арматурой: нажатием пусковых кнопок Открыто или Закрыто открывать или закрывать рабочий орган арматуры; нажатием кнопки Стоп останавливать затвор в любом промежуточном положении; полностью открывать или закрывать рабочий орган с использованием путевых выключателей; автоматически отключать электродвигатель при возникновении на приводном валу электропривода ( на шпинделе арматуры) момента, превышающего установленный. Выключение может происходить при любом положении затвора и осуществляться электромеханической муфтой предельного момента. Положение затвора арматуры определяется визуально с помощью местного указателя положения или дистанционно. [8]

Электроприводы позволяют осуществлять следующие действия при управлении арматурой: нажатием пусковых кнопок Открыто и Закрыто — открытие или закрытие прохода; нажатием кнопки Стоп — остановку затвора в любом промежуточном положении; полное открытие или закрытие запорного органа с использованием путевых выключателей; автоматическое отключение электродвигателя при возникновении на приводном валу электропривода ( на шпинделе арматуры) момента, превышающего установленный. [9]

Электропривод типа А ( рис. IX-80) имеет планетарный цилиндрический редуктор и снабжен защитной двусторонней муфтой крутящего момента, индукционным датчиком БД-404А для дистанционного указателя положения, коробкой путевых выключателей и ручным приводом. Сочленение приводного вала электропривода со шпинделем арматуры осуществляется через кулачковое или квадратное присоединительное устройство. Схема управления показана на рис. IX-81. [11]

На крышке задвижки установлена стойка, в головку которой вмонтированы гайка шпинделя с упорным шариковым подшипником и пружинная шайба для восприятия возможных температурных расширений шпинделя, а также для смягчения ударов во время закрытия задвижки. Гайка шпинделя имеет кулачковый выход для сцепления с приводным валом электропривода . [12]

Следующая цифра условно указывает крутящий момент электропривода. Внутри интервала моментов — от наименьшего до наибольшего, на которые рассчитан привод, настройка на требуемый момент производится путем регулировки муфты ограничения крутящего момента. Дальнейшая цифра условно обозначает частоту вращения ( в об / мин) приводного вала электропривода , передающего вращение ходовой гайке арматуры или шпинделю. [13]

Системы синхронного вращения электроприводов

В ряде исполнительных механизмов требуется строго синхронное вращение двух или более осей или же поддержка постоянства соотношения скоростей. При большой удаленности звеньев, для которых должно быть обеспечено равенство угловых перемещений или скоростей, соединение их посредством различного рода механических передач, как правило, не является рациональным в силу их сложности и высокой стоимости. Для упрощения кинематики рабочего механизма бывает целесообразно установка отдельных электродвигателей для каждого рабочего органа и использование системы синхронного вращения, которую называют также «электрическим валом». Использование синхронных машин для привода отдельных звеньев машины не решает задачи, так как на ряду с синхронностью хода иногда возникает необходимость синхронного вращения и в переходных режимах – при пуске и торможении электрической машины.

В каких отраслях применимы системы синхронного вращения электрических машин?

В системе синхронного вращения обеспечивается не только синхронность вращения, но и синфазность положения вращающихся элементов. Однако требования в отношении допустимого расхождения углов поворота осей электродвигателей, как правило, весьма невелики. Обычно лишь ставится требование сохранения устойчивой работы при максимально возможных нагрузках, особенно при пиковом ее характере, и в связи с этим предельный угол расхождения осей ограничивается значением 20 – 30 электрических градусов.

С необходимостью обеспечения синхронности вращения мы встречаемся в механизмах целого ряда отраслей промышленности и прежде всего – в механизмах гидротехнических сооружений; затворах, воротах шлюзов, разводных мостах и так далее.

Значительность пролета, перекрываемого затвором или щитом, а в случае шлюза также сложность прокладки соединительного вала, как в подводной, так и надводной части камеры, делает затруднительным применение однодвигательного привода. Между тем для устранения возможности возникновения перекосов и появления больших механических напряжений в конструкции затвора необходимы строго одинаковые перемещения обеих сторон щита. Поэтому, как правило, устанавливаются самостоятельные электродвигатели на каждой лебедке и используется система синхронного вращения.

Система синхронного вращения необходима для механизмов вертикально-подъемных мостов, в которых пролетное строение поднимается двумя или четырьмя лебедками, установленными на двух башнях, расположенных по обе стороны пролета. Часто синхронное вращение должно иметь место с целью обеспечения правильности закрывания замкового устройства.

В металлургической промышленности системы электрического вала применяются в летучих ножницах, в электроприводе подачи тележек в печь для отжига, если для транспортировки больших листов стали одновременно должны подаваться несколько тележек.

В области подъемно – транспортных механизмов электрический вал используется для привода моста в портальных кранах с большими расстояниями между опорами, в транспортерах с многодвигательным электроприводом.

Также электрический вал начал внедряться в практику металлорежущих станков взамен ходовых винтов и валов. В крупных станках с большим расстоянием между центрами электрический вал обеспечивает большую точность токарно-винторезных работ и требует меньших затрат, чем механическая система связи между суппортом и шпинделем.

Электрический вал также используется в электроприводе ротационных машин полиграфической промышленности, чесальных машин текстильной промышленности при работе их в непрерывном потоке, в электроприводе цепных решеток хлебопекарных печей и в ряде других случаев, где необходимо обеспечение синхронного вращения осей.

Синхронное вращение электрических машин может быть целесообразным в приводе судовых гребных винтов. При сохранении относительного расположения винтов неизменным вибрации судна уменьшаются. Системы синхронного вращения используются также в приводе слипов – сооружений для спуска судов.

Разновидности систем синхронного вращения или электрического вала

Существующие системы электрического вала можно разбить на две основные группы:

  • Системы со вспомогательными уравнительными машинами;
  • Системы, в которых синхронная связь осуществлена между основными приводными электродвигателями;

В системах со вспомогательными уравнительными машинами в качестве последних чаще всего используют асинхронные машины с фазным ротором. Применение синхронных машин здесь нецелесообразно, так как это связано не только с большими затратами, но и не обеспечивает синхронной связи при малых скоростях и в положении покоя.

Как упоминалось выше, в большинстве случаев система электрического вала используется для обеспечения синхронности хода двух или более электрических машин, приводящих во вращение различные механически друг с другом не связанные звенья одной рабочей машины. При этом электрический вал способствует выравниванию режимов работы приводных электродвигателей путем передачи энергии с вала одного менее нагруженного приводного электродвигателя на вал другого, более загруженного. Такого рода электрический вал называют уравнительным.

В некоторых случаях на одной из двух осей рабочей машины приводной электродвигатель может вовсе отсутствовать, и вращение ее осуществляется посредством машины системы электрического вала. При этом вся энергия на эту ось поступает через электрический вал, который поэтому может быть назван «рабочим электрическим валом». Такого рода система используется в токарных станках для передачи движения от шпинделя к суппорту.

Электропривод для вращения вала

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области автоматизированного электропривода (ЭП), и может быть использовано для создания электропривода с постоянной скоростью вращения вала электродвигателя.

Известен ЭП с автоматической стабилизацией скорости вращения двигателя [1], содержащий электродвигатель, тахогенератор, блок управления, в качестве которого используется магнитный усилитель, установленный в цепи питания электродвигателя.

При увеличении момента сопротивления на валу электродвигателя, например вследствие уменьшения температуры окружающей среды, уменьшается скорость вращения его ротора и, соответственно, электродвижущая сила (эдс) тахогенератора. При этом разность между задающим напряжением и эдс тахогенератора увеличивается. Это приводит к увеличению степени подмагничивания магнитного усилителя и уменьшению индуктивности его рабочих обмоток. Напряжение на выходе магнитного усилителя возрастает, и скорость вращения ротора, и соответственно вала, электродвигателя увеличивается.

Недостатками этого ЭП являются большое отклонение (

10%) скорости вращения вала электродвигателя от стабилизируемого значения и большой занимаемый им объем.

Меньшее отклонение скорости вращения вала электродвигателя от стабилизируемого значения достигнуто в ЭП [2], являющемся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и выбранном в качестве прототипа.

ЭП содержит электродвигатель постоянного тока ДПР32-Н6-02, кинематически соединенный с тахогенератором, блок управления, в качестве которого используется регулятор скорости РС-0-08-03М и на который подаются гармонические сигналы с тахогенератора.

При этом первый вывод электродвигателя предназначен для подачи на него постоянного напряжения от источника питания, а второй вывод электродвигателя соединен с регулятором скорости РС-0-08-03М.

Указанный ЭП позволяет стабилизировать скорость вращения вала электродвигателя постоянного тока с отклонением не более 1% от стабилизируемого значения за время, равное или более 5 сек.

Так как указанный ЭП является аналоговым, он не позволяет стабилизировать скорость вращения вала электродвигателя постоянного тока с отклонением менее 1% от стабилизируемого значения. Кроме того, указанный ЭП занимает большой объем, равный 130 см 3 .

Задачей изобретения является повышение точности стабилизации скорости вращения вала электродвигателя постоянного тока и уменьшение объема ЭП.

Сущность изобретения заключается в том, что в электроприводе, содержащем блок управления и электродвигатель, кинематически соединенный с тахогенератором, при этом первый вывод электродвигателя предназначен для подачи на него постоянного напряжения, в отличие от прототипа, блок управления содержит первый и второй компараторы, микропроцессор, RS-триггер, интегратор, первый, второй и третий ключи, генератор тока, при этом выход тахогенератора электрически связан с входом первого компаратора, выход которого электрически связан с входом микропроцессора, выход которого электрически связан с S входом RS-триггера и управляющим выводом второго ключа, неинвертирующий выход RS-триггера электрически связан с управляющим выводом первого ключа, первый вывод которого электрически связан со вторым выводом электродвигателя, а второй вывод предназначен для подачи на него постоянного напряжения, инвертирующий выход RS-триггера электрически связан с управляющим выводом третьего ключа, R вход RS-триггера электрически связан с выходом второго компаратора, неинвертирующий вход которого электрически связан с выходом интегратора, инвертирующий вход которого электрически связан с первыми выводами второго и третьего ключей, а неинвертирующий вход предназначен для подачи на него первого опорного напряжения, инвертирующий вход второго компаратора предназначен для подачи на него второго опорного напряжения и электрически связан через первый резистор со вторым выводом второго ключа и через второй резистор с вторым выводом третьего ключа, электрически связанным также с выходом генератора тока, первый вывод которого электрически связан с первым выводом электродвигателя, а второй вывод электрически связан со вторым выводом первого ключа.

Возможно выполнение интегратора ЭП содержащим операционный усилитель и конденсатор, электрически связанный с инвертирующим входом операционного усилителя и с его выходом.

Выполнение блока управления ЭП содержащим первый и второй компараторы, микропроцессор, RS-триггер, интегратор, первый, второй и третий ключи, генератор тока, электрическое соединение выхода тахогенератора с входом первого компаратора, выход которого электрически связан с входом микропроцессора, выход которого электрически связан с S входом RS-триггера и управляющим выводом второго ключа, электрическое соединение неинвертирующего выхода RS-триггера с управляющим выводом первого ключа, первый вывод которого электрически связан со вторым выводом электродвигателя, а второй вывод предназначен для подачи на него постоянного напряжения, электрическое соединение инвертирующего выхода RS-триггера с управляющим выводом третьего ключа, электрическое соединение R входа RS-триггера с выходом второго компаратора, неинвертирующий вход которого электрически связан с выходом интегратора, инвертирующий вход которого электрически связан с первыми выводами второго и третьего ключей, а неинвертирующий вход предназначен для подачи на него первого опорного напряжения, предназначение инвертирующего входа второго компаратора для подачи на него второго опорного напряжения и электрическое соединение его через первый резистор со вторым выводом второго ключа и через второй резистор с вторым выводом третьего ключа, электрически связанным также с выходом генератора тока, позволяет, во-первых, применить цифровую обработку управляющего сигнала и, таким образом, повысить точность стабилизации скорости вращения вала электродвигателя ЭП, во-вторых, уменьшить занимаемый ЭП объем.

Возможное выполнение интегратора ЭП содержащим операционный усилитель и конденсатор, электрически связанный с инвертирующим входом операционного усилителя и с его выходом, позволяет реализовать простую схему интегратора.

Полезная модель поясняется чертежом.

На чертеже представлена электрическая схема ЭП.

ЭП содержит электродвигатель 1, в качестве которого используется электродвигатель постоянного тока ДПР32-Н6-02, кинематически соединенный с тахогенератором 2 путем размещения на едином вале ротора его и тахогенератора, и блок управления 3.

Блок управления 3 содержит первый и второй компараторы 4 и 5, соответственно, микропроцессор 6, первый, второй и третий ключи 7, 8 и 9, соответственно, RS-триггер 10, интегратор 11, генератор тока 12, первый и второй резисторы 13 и 14, соответственно.

Первый вывод электродвигателя 1 предназначен для подачи на него постоянного напряжения от источника питания (на чертеже не показан).

Выход тахогенератора 2 электрически связан с входом первого компаратора 4, выход которого электрически связан с входом микропроцессора 6, выход которого электрически связан с S входом RS-триггера 10 и управляющим выводом второго ключа 8.

Неинвертирующий выход Q RS-триггера 10 электрически связан с управляющим выводом первого ключа 7, первый вывод которого электрически связан со вторым выводом электродвигателя 1, а второй вывод предназначен для подачи на него постоянного напряжения от источника питания, инвертирующий выход Q RS-триггера 10 соединен с управляющим выводом третьего ключа 9.

R вход RS-триггера 10 электрически связан с выходом второго компаратора 5, неинвертирующий вход которого электрически связан с выходом интегратора 11, инвертирующий вход которого электрически связан с первыми выводами второго и третьего ключей 8 и 9, соответственно, а его неинвертирующий вход предназначен для подачи на него первого опорного напряжения U1 от источника питания (не показан).

Инвертирующий вход второго компаратора 5 предназначен для подачи на него второго опорного напряжения U2 от источника питания (не показан) и электрически связан через первый резистор 13 со вторым выводом второго ключа 8 и через второй резистор 14 с вторым выводом третьего ключа 9, электрически связанным также с выходом генератора тока 12, первый вывод которого электрически связан с первым выводом электродвигателя 1, а второй вывод электрически связан со вторым выводом первого ключа 7.

Возможно выполнение интегратора 11 содержащим операционный усилитель 15 и конденсатор 16, электрически связанный с инвертирующим входом операционного усилителя 15 и с его выходом.

Блок управления 3 обеспечивает периодическое импульсное замыкание цепи питания электродвигателя 1 и автоматическую регулировку длительности импульсов замыкания цепи питания электродвигателя 1 для достижения определенной стабилизированной скорости вращения вала электродвигателя 1.

Первый и второй компараторы 4 и 5 выполнены каждый на микросхеме LMV7239M5, микропроцессор 6 выполнен на микросхеме ATMEGA8-16AU, выполняющей программно функции пропорционально-интегрального (ПИ) регулятора, а также аппаратно и программно выполняющей функции широтноимпульсного модулятора (ШИМ).

RS-триггер 10 выполнен на двух микросхемах 74HC1G02GW, интегратор 11 выполнен с использованием операционного усилителя TS952ID 15 и конденсатора 16, электрически связанного с инвертирующим входом операционного усилителя 15 и с его выходом, однако возможно и другое выполнение интегратора 11.

Первый ключ 7 включает в себя полевой транзистор 17 типа ZXMN6A08E6 и электрически связанный с его управляющим выводом резистор 18 величиной 10 кОм, ограничивающий ток управления. Второй 8 и третий 9 ключи выполнены на микросхемах ADG719BRTZ.

Генератор тока 12 выполнен с использованием операционного усилителя TS952ID, первый вывод которого электрически связан с первым выводом электродвигателя 1, а второй вывод электрически связан со вторым выводом первого ключа 7 и управляется напряжением питания ЭП.

Напряжение источника (не показан) первого опорного напряжения U1 выбрано меньше напряжения источника (на чертеже не показан) второго опорного напряжения U2.

Параллельно электродвигателю постоянного тока ДПР32-Н6-02 1 соединен диод 19, в качестве которого используется диод ZLLS400, защищающий электродвигатель 1 от бросков напряжения при закрывании первого ключа 7.

ЭП работает следующим образом.

Во время работы электродвигателя 1 гармонический сигнал с тахогенератора 2 поступает на первый компаратор 4, который преобразует его в прямоугольные импульсы с частотой следования гармонического сигнала. В микропроцессоре 6 измеряется период следования выработанных первым компаратором 4 прямоугольных импульсов и сравнивается с опорным временным интервалом, соответствующим заданной стабилизируемой скорости вращения вала электродвигателя 1.

Величина ошибки, пропорциональная разности периода следования указанных прямоугольных импульсов и опорного временного интервала, обрабатывается в микропроцессоре 6 по программе ПИ регулятора, реализованного программно, которая вычисляет величину управляющего воздействия после прихода каждого импульса с тахогенератора 2. Значение величины управляющего воздействия заносится в регистр сравнения ШИМ микропроцессора 6 и после прихода каждого импульса с тахогенератора 2 на выходе ШИМ микропроцессора 6 генерируется сигнальный импульс, длительность которого пропорциональна величине управляющего воздействия. При этом частота следования сигнальных импульсов на выходе ШИМ микропроцессора 6 равна частоте гармонического сигнала с тахогенератора 2.

Сигнальный импульс ШИМ микропроцессора 6 поступает на вход S RS-триггера 10 и на управляющий вывод второго ключа 8. При этом на неинвертирующем выходе Q RS-триггера 10 появляется сигнальный импульс, поступающий на управляющий вывод первого ключа 7. Указанный сигнальный импульс через резистор 18 поступает на управляющий вывод полевого транзистора 17 и открывает его.

При этом цепь питания ЭП от источника питания замыкается и включается электродвигатель 1.

Одновременно с выхода микропроцессора 6 сигнальный импульс ШИМ поступает на управляющий вывод второго ключа 8 и включает его, а сигнальный импульс с инверсного выхода Q RS-триггера 10 включает третий ключ 9.

При этом через инверсный вход интегратора 15 при открывании ключей 8 и 9 начинает течь суммарный ток, являющийся суммой токов через первый 13 и второй 14 резисторы, соответственно, и тока генератора тока 12, управляемого напряжением питания ЭП. При этом выходное напряжение интегратора 15 начинает уменьшаться от начального значения, равного второму опорному напряжению U2.

В промежутке времени от 0 до длительности ТШИМ сигнального импульса ШИМ микропроцессора 6, пока сигнальный импульс с выхода ШИМ микропроцессора 6 равен логической единице и поступает на вход S RS-триггера 10 и на управляющий вывод второго ключа 8, напряжение на выходе интегратора 15 будет уменьшаться, и на момент времени ТШИМ (момент перехода сигнального импульса с выхода ШИМ микропроцессора 6 в состояние логического нуля) выходное напряжение интегратора 15 будет отличаться от U2 на определенную схемой ЭП величину.

В момент времени ТШИМ величина сигнального импульса на выходе ШИМ микропроцессора 6 изменяется от уровня логической единицы до уровня логического нуля. При этом второй ключ 8 выключается, a RS — триггер 10 не изменит своего состояния, поэтому первый ключ 7 будет включен, а электродвигатель 1 продолжит работать.

После выключения второго ключа 8 напряжение на выходе интегратора 15 начнет увеличиваться и достигнет первоначального уровня U2 в момент времени Тэп, который определяется схемой ЭП из условия стабилизации скорости вращения вала электродвигателя

где Uпит — мгновенное значение напряжение питания ЭП; Е — ЭДС самоиндукции электродвигателя на заданной скорости вращения; Uпит.мах. — максимальное значение напряжения питания ЭП, при котором достигается заданная стабилизируемая скорость вращения вала электродвигателя 1.

При достижении напряжения U2 на выходе интегратора 15 произойдет срабатывание второго компаратора 5, и на его выходе появится сигнал (логическая единица), который сбросит RS-триггер 10 в исходное состояние, что вызовет закрывание первого ключа 7 и обесточивание электродвигателя 1.

Таким образом, ЭП обеспечивает питание электродвигателя 1 импульсами, частота которых равна частоте гармонического сигнала с тахогенератора 2, а длительность пропорциональна разности мгновенной и заданной стабилизируемой скоростей вращения вала электродвигателя 1. При этом при колебаниях питающего напряжения, например, в условиях питания от генератора, через несколько секунд после изменения питающего напряжения восстанавливается заданная стабилизируемая скорость вращения вала электродвигателя 1.

Так поддерживается определенная заданная стабилизированная скорость вращения вала электродвигателя 1.

При этом наличие цифровой обработки сигналов позволяет получить точность стабилизации скорости вращения вала электродвигателя 1 в рассмотренном ЭП не более 0,1% за время 5 сек и более. Объем ЭП составляет 35 см 3 .

Соответственно, в заявляемом ЭП достигается повышение точности стабилизации скорости вращения вала электродвигателя постоянного тока и уменьшение занимаемого объема.

1. Анхимюк В.Л. Теория автоматического управления. — Минск. Вышэйшая школа, 1979. — С.83-86.

2. Прицел-прибор наведения 1К13. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 1465.00.00.000ТО. — С.33-35, 100. — Прототип.