SlideShare a Scribd company logo
1 of 31
Download to read offline
Е. А. ТАНСКИИ, В. Н. ДРОЗДОВ, В, Г. НОВИКОВ,
Г. В. СМИРНОВ, в. г. СЕМЕНОВ
Система стабилизации скорости
с фазовым управлением и система
фазирования прецизионного
злектропривода
Л енинградская организация общ ества «Знание» РС Ф С Р
л е н и н г р а д с к и й д о м н а у ч н о -т е х н и ч е с к о й п р о п а г а н д ы
У Д К 621 316 718 5 621 316 727
Е. Д. ТАНСКИЙ, В. Н. ДРОЗДОВ, В. Г. НОВИКОВ,
г. в. СМИРНОВ, В. г. СЕМЕНОВ
СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ
С ФАЗОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ И СИСТЕМА
ФАЗИРОВАНИЯ ПРЕЦИЗИОННОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Серия — Приборы и устройства радиоэлектронной техники
и автоматики
Л енинград
1971
В В Е Д Е Н И Е
В СВЯЗИ с повышением скоростей обработки и передачи инфор-*
^?aции резко возросли требования к развертывающим устройствам
различных преобразователей информации. Это относится прежде
всего к воспринимающим элементам развертывающих устройст}з.
Однако высокая разреш аю щ ая способность современных восприни­
мающих элементов различных типов может быть реализована
только при высокой точности их движения.
К электроприводу таких устройств, предъявляются весьма вы­
сокие требования по стабильности скорости и точности фазиро­
вания,
В настоящей брошюре описывается система стабилизации ско­
рости и фазирования прецизионного электропривода, ограничиваю­
щ ая качания ротора стабилизируемого двигателя до величины, не
превышающей долей угловой минуты, и обеспечивающая фазиро­
вание относительно ведущих импульсов с оЩибкой в тысячные доли
оборота и временем фазирования порядка единиц секунд. Система
автоматической стабилизации скорости основана на фазовом ме­
тоде регулирования и представляет собой статическую комбиниро­
ванную систему с дискретным фазовращ ателем, а система фазиро­
вания основана на принципе дискретного изменения фазы напря­
жения ведущего генератора.
На кафедре автоматики и телемеханики Ленинградского инсти­
тута точной механики и оптики разработан ряд систем для не­
скольких типов гистерезисных двигателей с различными скоростя­
ми и механическими нагрузками [13].
Системы предназначены для применения в фототелеграфных
аппаратах, магнитофонах, видеомагнитофонах, камерах высоко­
скоростной киносъемки с оптико-механической разверткой и других
устройствах записи и отображения информации, для которых тре­
буется весьма высокая стабильность угловой скорости.
В частности, одна из p a3p a6qiaHHbix систем используется в быс­
тродействующей фототелеграфной аппаратуре с высокой разре­
шающей способностью.
в брошюре описывается принцип действия систем стабилизации
скорости и фазирования, приводятся их параметры и характери­
стики и рассматриваются схемы одного из вариантов аппаратуры.
СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ
СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Методы стабилизации
мгновенной скорости двигателя
Рассматриваем ая система стабилизации мгнойенной скорости
cHHxpoiHHoro двигателя относится к системам, в которых стабилиза­
ция производится ири помощи сравнения углового положения ро­
тора двигателя с фазой напряжения ведущего генератора стабиль­
ной частоты.
Такие системы можно разделить на четыре группы по разного
рода воздействиям на двигатель. Следует различать системы с воз­
действиями на частоту напряжения питания, вращающий момент,
момент нагрузки и фазу напряжения двигателя |[1]. Системы первой
группь^ относятся к астатическим, а системы второй, третьей и чет­
вертой групп— к статическим системам с комбинированным
управлением.
Во всех системах применяется датчик обратной связи, связан­
ный с осью двигателя. Ф аза напряжения датчика сравнивается
<; фазой напряжения ведущего генератора при помощи фазового
дискриминатора, выходное напряжение которого используется для
воздействия на двигатель.
В астатических системах сигнал ошибки управляет частотой
вспомогательного генератора [2]. Н апряжение этого генератора
служит для питания стабилизируемого двигателя. В таких систе­
мах задача стабилизации решается сравнительно просто. Однако
в астатических системах трудно получить 'высокий коэффициент
передачи, поэтому качания ротора двигателя, в.озникающие за счет
изменения момента нагрузки, момента трения и других причин, мо-
1ут быть уменьшены только до’ нескольких угловых минут.
В статических системах автоматического регулирования проще
получить высокий коэффициент передачи. Статическую систему
стабилизации скорости с ведущим генератором можно построить
только с комбинированным управлением. В этой системе имеется
разомкнутый контур регулирования по входной величине — фазе
напряжения ведущего генератора, такие системы применяются
в тех случаях, когда требуется получить высокую точность стаби-
..шзации скорости вращения двигателя.
В статических комбинированных системах в качестве стабили­
зируемых двигателей обычно применяются гистерезисные двига­
тели. В "большинстве случаев они обеспечивают лучшие характери-
■стики, чем синхронные реактивные двигатели и двигатели с поля­
ризованным ротором.. При одинаковой мощности гистерезисные
двигатели имеют меньшие размеры, чем синхронные микродвига­
тели других типов, и обеспечивают непосредственный запуск с пол­
ным нагрузочным моментом. Статические.комбинированные систе­
мы стабилизации скорости гистерезисного двигателя могут быть
построены © различном исполнении. В литературе описаны стаги-
ческие комбинированные системы с амплитудной модуляцией {3, 4]
и с электромагнитным тормозом [5].
Как известно, вращающий момент гистерезисного двигателя
равен
М ^ К Ф sin тЭ-,
где К — коэффициент пропорциональности;
Ф — модуль вектора потока поля статора;
-д— угол рассогласования между векторами полей ротора и
статора.
Отклонение ротора двигателя от требуемого положения, вы­
званное каким-либо возмущением, может быть устра,нено соответ­
ствующим изменением вращающего момента, момента нагрузки
или фазы напряжения питания двигателя. При амплитудном управ­
лении изменение синхронного момента достигается за счет измене­
ния значения потока поля статора Ф. В системе с электромагнит­
ным тормозом изменяется значение момента нагрузки. При ф азо­
вом управлении влияние возмущения компенсируется соответст­
вующим поворотом вектора поля статора.
Необходимым условием правильной работы системы с ампли­
тудным управлением является налцчие сравнительно большою на­
чального угла рассогласования между векторами полей статора и
ротора двигателя. Д ля этого требуется дополнительная нагрузка
двигателя, что является существенным недостатком такой системы.
Кроме того, в системе с амплитудным управлением двигатель дол­
жен питаться пониженным напряжением, что неблагоприятно ска-
.5ывается на свойствах гистерезисного двигателя.
Статическая комбинированная система с воздействием на мо­
мент нагрузки двигателя при помощи электромагнитного тормоза,
хотя и обеспечивает высокую точность стабилизации мгновенной
скорости двигателя, имеет тот же недостаток, что и система с ам-
рлитудньну управлением — необходимость применения двигателя
повышенной мощности. Кроме того, в этой системе требуется до­
полнительный усилитель электромагнитного тормоза, мощность ко­
торого оказывается соизмеримой с мощностью усилителя двига­
теля. Переходные процессы в обмотках электромагнитного тор­
моза могут значительно ухудшать качественные показатели си-
сгсмы.
В разработанной на кафедре системе для , изменения углового
положения ротора гист.^резисного двигателя применено фазовое
управление.
При фазовом управлении отсутствует дополнительный нагру­
зочный момент двигателя; двигатель как при пуске, так и в про­
цессе работы питается номинальным напряжением. К преимуще­
ствам системы'с фазовой модуляцией следует отнести высокую на­
дежность и малую чувствительность к изменениям питающих н а­
пряжений. Благодаря тому, что информацию в системе переносит
ф аза переменного напряжения, большинство элементов системы
может работать в ключевом режиме. Тем самым исключается па­
разитная амплитудная модуляция, которая может неблагоприяз^но
сказаться на динамических свойствах системы автоматического ре­
гулирования. Ключевой режим даботы особенно благоприятен для
усилителя двигателя. Схема усилителя в этом случае упрощается и
увеличивается его коэффициент полезного действия.
Принцип действия системы
Принцйп действия системы поясняется с помощью блок-схемы,
изображенной на рис. 1.
Напряжение генератора с кварцевой стабилизацией частоты
{КГ) формируется с помощью преобразователя П в последователь­
ность коротких импульсов, которые проходят через схемы Н ЕТ ч
ИЛИ, относящиеся к системе фазирования, и поступают на дели­
тель частоты ДЧ-Пх с коэффициентом деления Пх. С выхода дели­
теля импульсы подаются на входы фазовых дискриминаторов Ф/Д
и ФДо и на делитель частоты ДЧ-П2.
На другие входы дискриминаторов подаются импульсы с той
ж е частотой от датчиков обратной связи Д О С после их формиро­
вания с помощью усилителей Ух и У2.
Датчики содержат фотодиоды с осветителями, между которыми
расположен диск с прорезями, закрепленный на оси двигателя.
Фотодиоды с осветителями, входящие в систему стабилизации ско­
рости, сдвинуты одни относительно других по окружности диска на
180°. Диск имеет две дорожки прорезей. Одна дорожка Содержит
200—300 прорезей и предназначена для системы стабилизации ско-
рости/ а другая — одну несколько прорезей и служит для ф ази­
рования.
Выходные напряжения фазовых дискриминаторов суммируются
в смесителе С. При этом сигналы, пропорциональные углу качаний
ротора двигателя, складываются, а сигналы помехи с частотой,
равной числу оборотов ротора в секунду, обусловленные эксцен­
триситетом диска датчиков обратной связи, взаимно компенси­
руются.
Полезный сигнал через пасш вный корректирующий четырехпо­
люсник КЧ поступает на усилитель постоянного тока УНТ с высо­
ким входным сопротивлением. Выходной сигнал усилителя являет­
ся управляющим для фазовращ ателя ФВ. Запуск фазовращ ателя
в дискретные моменты времени производится импульсами, полу­
ченными выходе делителя частоты ДЧ-П2 с коэффициентом де-
ИФП
Рис 1 Блок схема систем стабилизации скорости и фазирования
ления ti2. Выходные импульсы фазовращ ателя подаются на дели­
тель частоты ДЧ-2 с коэффицйентом деления, равным двум, и пре­
образуются в напряжение прямоугольной формы.
Усилитель мощности УМ обеспечивает питание обмоток двига­
теля Д. Сдвиг фазы между токами в обмотках дв,игателя иа 90°
осуществляется с помощью конденсатора. Н аряду с одноканально’й
системой питания обмоток двигателя возможен такж е двухканаль-
ный вариант питания. Тогда в схему включается фазорасщепитель,
вырабатывающий два напряжения прямоугольной формы с часто­
той питания двигателя, сдвинутые по фазе относительно друг
друга на 90°. Н апряжения подаются на входы отдельных усилите­
лей мощности, питающих обмотки. При двухка.нальном питании
('беспечиваются несколько лучшие динамические показатели, но
потребляется большая мощность.
Таким образом, в системе стабилизации скорости имеется два
контура регулирования: разомкнутый — КГ—П —ДЧ-Пх—ДЧ-П2—
ДЧ-2— УМ— Д и з ж ч у 1ъ ш -  Ф Д — С— КЧ— УПТ— Ф В ^ Д Ч - 2 —
УМ— Д — Д О С — У— ФД.
При синхронном вращении двигателя в результате качаний ро­
тора, вызываемых различного рода возмущениями, возникают ко­
лебания фазы импульсов датчиков обраЧной связи относительно
импульсов кварцевого генератора. С помощью фазовых дискрими­
наторов колебания фазы преобразуются в колебания управляю ­
щего напряжения фазовращ ателя. Прямоугольное напряжение на
входе усилителя мощности оказывается промодулированным но
Ч'азе. Изменения фазы напряжения вызывают соответствующие из­
менения углового положения вектора поля статора двигателя,
уменьшающие качания ротора. ^
В результате действия замкнутого контура системы колебания
ротора, составляющие в разомкнутой системе единицы или десятки
хгловых минут, уменьшаются. В системе рассматриваемого типа
можно уменьшить угол качаний ротора до 15—20 угловых секунд.
Рабочие частоты системы
При выборе количества прорезей на диске датчика обратной
связи необходимо учитывать, что увеличение количества прорезей
приводит к увеличению коэффициента передачи системы и, следо­
вательно, к уменьшению качаний ротора стабилизируемого двига­
теля. М аксимальное количество прорезей, которое может быть на­
несено на диске, ограничивается технологическими возможностями
оборудования, используемого для изготовления дисков. Кроме тою ,
при большом количестве прорезей частоты напряжения датчика об­
ратной связи, а следова1ельно, и кварцевого генератора, будут
значительны. С повышением частоты кварцевого генератора| услож­
няются схемы и конструкции элементов системы. Как показал опыт
разработки систем, число прорезей на диске датчика обратной связи
целесообразно принимать в пределах от 200 до 300, тогда частота
кварцевого генератора не превышает десятых долей мегагерца л
система сравнительно просто реализуется. Исследования показали
также, что при дальнейшем увеличении числа прорезей качествен­
ные показатели систем не изменяются в значительной степени.
Частота /ос напряжения, вырабатываемого датчиком обратной
связи, равна
= (1)
где п — скорость стабилизируемого двигателя, об1мин,
т — число прорезей на диске датчика обратной связи.
Частота напряжения обратной связи должна быть равна частоте
напряжения, поступающего на фазовый дискриминатор от кварце­
вого генератора Эта частота должна быть меньше частоты fp г
кварцевого генератора в том случае, когда вместе с системой ста­
билизации работает дискретная система фазирования, т е.
где «1 — коэффициент деления делителя частоты, включенного
между кварцевым генератором и фазовым дискр]Гмина-
тором
Коэффициент Пх выбирается из следующих соображении. При
использовании дискретной системы фазирования ф аза последова­
тельности импульсов изменяется скачками на 360°, а скачок фазы,
подаваемый на вход фазового дискриминатора, не должен превос­
ходить значения Лф1max, равного половине линейнего участка ха­
рактеристики дискриминатора во избежание сбоев в системе ста­
билизации, поэтому необходимо выбирать
 360 /QV
« 1 > - г ; ----------- • (3 )
max
Значение Аф1max зависит от типа используемого дискриминатора.
Заметим далее, что синхронная скорость гистерезисного двига­
теля может быть найдена из выражения
Я = (4)
Р
где  — частота напряжения питания двигателя; р — число пар по­
люсов. Напряжение частоты / получается из напряжения частоты
/j= /o g при помощи делителя частоты с коэффициентом деления
Ко= 2 «2, поэтому
/ = ^ . (5)
Ал
Согласно (1), (4) и (5)
К , = г (6)
Количество прорезей т должно быть выбрано таким, чтобы коэф­
фициент /С о был целым четным числом.
При проектировании подобных систем заданы скорость двига­
теля и число пар полюсов на фазу р, а следовательно, и частота
напряжения питания двигателя /. Бели задаться значением т, то
по формуле (6) определяется Ко. ЗаФем по формуле ( 1) или (5)
можно определить частоту напряжения датчика обратной связи /о с.
Коэффициент деления делителя частоты, включенного на входе си­
стемы, щ определяем согласно соотношению (3).
Например, если п = 10 000 об1мин, р = 3, принимаем т —240 и
получаем /С о = 80 и / о с= 40 кгц. Нанесепие на диск 240 прорезей не
встречает значительных трудностей технологического характера.
Если в системе используетсй триггерный фазовый дискриминатор,
для которого Аф! т а = 180°, ТО согласно (3 )« i> 2 . Берем значение,,
равное ближайшему большему целому числу «з = 3. Тогда частота
кварцевого генератора должна быть равна / ы = 1 2 0 кгц.
Динамические характеристики
Системы автоматического регулирования, работающ ие на пере­
менном токе с модуляцией, в общем случае являются нелинейными.
Исследование основных элементов статической комбинированной
системы стабилизации сжорости гистерезисного двигателя с ф азо­
вым управлением [6—9] показывает, что с достаточной для практи­
ческих целей точностью эти элементы можно считать линейными
при малых отклонениях.
ZT
Ко
/14'
Mm
Kg
Рис 2 Структурная схема системы стабилизации скорости
Рассмотрение линеаризованной системы с фазовой модуляцией
позволяет использовать для ее исследования хорошо разработан­
ные частотные методы.
Структурная схема линеаризованной статической комбиниро­
ванной системы стабилизации скорости двигателя, составленная на
основании блок-схемы и анализа динамических 1СВойств элементов
системы, приведена на рис. 2 . Н а этой схеме
T^iS + 1 1
10
является передаточной функцией фазового дискриминатора со
сглаживающ им фильтром; 1^ 2(5) — передаточная функция коррек­
тирующего четырехполюсника;
(8)
является передаточной функцией ф азовращ ателя вместе с усилите­
лем постоянного тока;
=Т а'5+1; (9)
^ 5 (s) - _j_2 ST’S + г
причем ^ a ( s ) ' ^ 5(5) является передаточной функцией гистерезис-
ного двигателя; Ко — коэффициент передачи датчика обратной
связи; —— коэффициент передачи делителя частоты, В этой струк-
АО
турной схеме не учитываются периодичность статической характе­
ристики фазового дискриминатора и зона насыщения статической
характеристики фазовращ ателя, т. е. структурная схема справед­
лива для установивщегося режима стабилизации скорости, когда
отклонения координат системы имеют небольшие значения.
Согласно структурной схеме изображение отклонения выходной
координаты системы при нулевых начальных условиях выражается
соотношением
^2(s)=W 7p(s)A,l,(s)+H74(s)W 5(s)4>,(s) -Х о1Г5(«) ^ , (11)
Ад
1де Wp{s) = K oW {s)W 2'{s)Wz{s)W4{s)W 5{s); /Сд — коэффициент
пропорциональности, связывающий синхронный момент с фазой
ротора относительно поля статора.
Если воспользуемся условием замыкания системы
Аф(5) =oj)i(s)—ф2(5),
10 из уравнения (И ) получим, что
ф ,(S) = 5 рД > + -Г ‘ ф,(S)_________________________ (12)
1 + Г р ( 5 ) ' l + « 7 p (s ) K t ' '
Из выражения (12) видно, что выходная координата системы
состоит из двух составляющих, изображения которых равны
■й(S) = I-, w <13)
1 - г IV р ys;
И Ф " _ Ко 'У5 ( s ) ^ M m js)
l + W p { s ) /Сд
Составляющ ая выходной координаты ф2^(s) определяется входным
воздействием системы ф1(з), т. е. фазой напряжения кварцевого
11
генератора. В установившемся режиме, когда /->со и, следователь­
но, s ^ О передаточная функция 1^^4(0 ) 11^5(0) = 1, как это видно из
(9) и (10), поэтому согласно (13)
Ф2Ч 0)= Ф 1(0)>
т. е. угловое положение ротора стабилизируемого двигателя точно
равно фазе напряженйя кварцевого генератора при отсутствии воз­
мущающего воздействия. Выражение (13) определяет переходной
цроцесс в системе стабилизации скорости при фазировании, т. е.
при скачкообразном изменении фазы напряжения кварцевого гене­
ратора, когда осуществляется один щаг фазирования.
Составляющ ая выходной координаты фз 1^) определяется воз-
М т (5)
^1ущающим воздействием — и характеризует качания ротора
А д
двигателя. Д ля получения малых качаний необходимо стремиться-
к тому, чтобы модуль амплитудно-фазовой частотной характери­
стики, определяемой выражением (14), имел по возможности м а­
лое значение.
Общее выражение ( 12) для изображения отклонения выходной
координаты системы показывает, что характеристическое уравне­
ние замкнутой системы стабилизации скорости двигателя имёет вид
1+ U7p(i;)=0. (15)
Д ля исследования устойчивости удобнее всего использовать лога­
рифмические частотные характеристики разомкнутой системы. Со­
гласно уравнению (15) передаточная функция разомкнутой систе­
мы равна IFp(s). Передаточная функция разомкнутой нескорректи­
рованной системы имеет вид
17^(5)=/Со11^1(5)11^з (5)1Г4(5)1Г5(5). (16)
Подставив (7), (8), (9) и (10) в (16), получим: .
(s) = ---- ,
(72s2 + 2 S 7 s + l ) ( r i s - t - 1)
где К^КоКхКъ.
По этой передаточной функции можно построить логарифмиче­
ские характеристики разомкнутой стистемы и синтезировать кор­
ректирующий четырехполюсник.
В качестве примера на рис. 3 построены логарифмические ха­
рактеристики Вн(о)) и фн((о) разомкнутой нескорректированной си­
стемы стабилизации скорости гистерезисного двигателя для значе­
ния стабилизируемой скорости 10 000 об/ж//я. Параметры этой си­
стемы следующие: / ( = 200; — 2000 ~ ТбОО ^ ^ 3 2
? = 0 ,0 1 ; Ti — с е к .
12
Как видно из рисунка, .неокорректированная система неустойчива.
Построенные на этом же рисунке логарифмические характеристики
/•ск(со) и фск(о)) скорректированной системы показывают, что си­
стема может быть застабилизирована при помощи введения после­
довательного интегро-дифференцирующего четырехполюсника
с передаточной функцией
^ r , s + 1)(7-з5+1) ’
1 1
где Кг = 0,25; = 0,4 сек; = “ сек; = — сек; Т г= — сек.
При этом в системе обеспечивается запас устойчивости по фазе 55°.
Рис. 3. Характеристики нескорректированной и скорректированной
системы
Экспериментальные исследования скорректированной системы
показывают, что замкнутая система устойчива и двигатель впадает
в 'синхрониз]^ в замкнутой системе. При этом время разгона двига­
теля не превышает 10 сек. После разгона амплитуда качаний ро­
тора двигателя в замкнутой системе не превосходит 20 угловых
секунд.
13
Качество системы стабилизации скорости двигателя может быть
охарактеризовано логарифмическими частотными характеристика­
ми Ев(оо) и фв((о), снятыми экспериментально по входу возмуще­
ния —^ ^ (р и с . 4). Эти характеристики показывают, что возмуще-
Ад
Рис 4 Экспериментальные характеристики
гие, приложенное к входу двигателя и пересчитанное в геометри­
ческие градусы, в замкнутой системе по сравнению с разомкнутой
подавляются на 50 дб.
СИСТЕМА ФАЗИРОВАНИЯ СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Метод фазирования
При вхождении двигателя в синхронный режим угловое поло­
жение вала оказывается произвольным. Д ля согласованной работы
необходима аппаратура, обеспечивающая и поддерживающ ая за ­
данную разность фаз между импульсами датчика углового положе­
ния вала и опорными импульсами в течение всего времени работы.
Б рассматриваемом случае заданная разность фаз равна нулю.
Метод фазирования выбирается в зависимости от количества
информации, поступающей к системе фазирования, и требуемых
точности и быстродействия системы. Необходимо такж е учитывать
14
характер работы системы (разовый, периодический или непрерыв­
ный), удобство сопряжения с аппаратурой стабилизации скорости
двигателя, совместно с которой обычно работает система фазиро­
вания, и другие требования. Если опорные импульсы фазирования
поступают непрерывно, то в процессе фазирования сначала опреде­
ляется знак рассогласования, а затем производится поворот фазы
последовательности импульсов, поступающих от кварцевого гене­
ратора. Фазирование оканчивается в момент достижения согласо­
ванного положения. При этом вырабатывается сигнал совпадения
импульсов датчика углового положения вала с опорными импуль­
сами и фазирование заканчивается.
Наличие в системе фазирования электромеханических узлов
ограничивает скорость фазир.ования, поэтому быстродействующие
системы строятся на чисто электронных элементах. При этом мето­
ды дискретного фазирования обеспечивают высокие качественные
показатели системы.
В рассматриваемом случае: 1) к точности и быстродействию
фазирования предъявляются высокие требования; 2 ) количество
информации, поступающей к системе, не ограничено; 3) характер
работы системы непрерывный (автоматический); 4) система ф ази­
рования долж на работать совместно с системой стабилизации ско­
рости с фазовым управлением, на вход которой подается последо­
вательность импульсов от задающ его генератора с кварцевой ста­
билизацией частоты.
Наиболее полно указанным требованиям удовлетворяет метод
дискретного изменения фазы, заключающийся в добавлении или
удалении импульсов из последовательности импульсов на входе си­
стемы стабилизации скорости [10, И]. Если напряжение питания
двигателя с частотой / формируется из последовательности им-
11ульсов с более высокой частотой /кг, то удаление импульсов из по­
следовательности или добавления к ней импульсов изменяет фазу
напряжения питания двигателя в том или в другом направлении на
/Уфд= -Д — 360 электрических градусов. Ф аза изменяется дискрет-
Jк г
но, причем точность определяется интервалом дискретности, а быс­
тродействие— частотой добавления или удаления. Отставание
ф азы вала электродвигателя компенсируется добавлением, а опере­
жение — удалением импульсов.
Функционально система должна содержать: 1) логическое уст­
ройство, автоматически фиксирующее моменты начала и окончания
фазирования; 2 ) устройство, определяющее знак рассохласовакия
и, следовательно," направление, в котором необходимо изменять
ф азу; 3) устройство изменения фазы, осуществляющее добавление
или удаление импульсов.
Система построена без применения электромеханических узлов.
*С целью повышения устойчивости и надежности системы принят
ключевой режим работы ее элементов.
15
Блок-схема автоматической быстродействующей системы ф ази­
рования дискретного типа изображена на рис. 1
Н а рис. 5 приводятся временные диаграммы, поясняющие прин­
цип действия системы, для трех случаев работы:
1) собственные импульсы опережаю т принятые;
2 ) собствевные и принятые импульсы совпадают;
3) собственные импульсы отстают от принятых.
Система фазирования содержит устройство начала и окончания
фазирования, устройство определения направления изменения фазы
и устройство изменения фазы. В систему такж е входят усилители
^3 и У4, формирующие собственные и принятые импульсы, и дели­
тель частоты ДЧ-Пз с коэффициентом деления «з, с которого сни­
маются фазирующие импульсы с частотой, обеспечивающей тре­
буемую скорость фазирования.
Автоматическое устройство начала и окончания фазирования
состоит из ключа К, управляемого триггером Т, и схемы И. Устрой­
ство работает следующим образом Если собственный и принятый
импульсы не совпадают, схема И не вырабатывает импульс, запи­
рающий ключ К. Фазирующие импульсы- перебрасывают триггер,
и ключ К открывается. Импульсы, начиная со второго, проходят
через ключ, осуществляя фазирование. При совпадении собствен­
ного и принятого импульсов схема И вырабатывает импульс, запи­
рающий ключ. Очередной фазирующий импульс ^перебрасывает
триггер 7 в положение, соответствующее открытрму состоянию
ключа, однако сам через него не проходит, так как постоянная вре­
мени коммутации ключа выбирается во много раз большей дли­
тельности импульса. Очередной импульс от схемы И, имеющий час­
тоту следования, во много раз большую, чем фазируюшие импуль­
сы, перебрасывает триггер в обратное состояние и к моменту при­
хода следующего фазирующего импульса ключ оказывается закры ­
тым. Таким образом, при совпадении собственных импульсов с при­
нятыми ф азирурщ ие импульсы через ключ не проходят. Они мог>т
пройти через него лишь в том случае, если вследствие каких-либо
причин произойдет расфазирование системы и импульсы ка выходе
И прекратятся
Устройство определения направления изменения фазы состоит
из ключей К и К2, управляемых жду'щими мультивибраторами
AlBx и М В 2, и ключей Кз и Ki, управляемых триггером Т.
Во время формирования импульсов мультивибраторов ключи/Се
и К2 находятся в открытом состоянии В зависимости от положения
триггера Тх открыт один из ключей Кз или Ка Каждый из импуль­
сов, собственный и принятый, подается на вход одного из мульти­
вибраторов и на вход ключа, управляемого другим мультивибрато­
ром. Если собственный импульс опережает но фазе принятый, то
принятый импульс через ключ Кх проходит на вход а триггера Гь
Если собственный импульс отстает по фазе от принятого, то на
Принцип действия системы
16
И Ф £
ИФЦ
и _
м в 7
м в Г
Ki _
^2 -
к _
А'з _
ГС,32^
Л _
Выгод
3
3 3 [
~ vzzzm
T iz z z s m im
3 ГБ I— I ГБ j A I j A ± A
A   I ! -1 . 1 _ L _ 1 . I I I I ! .1 I I I I I I I I
i — L -. I I . I 1...... 1 _ 3 .. I I I I I I I I I I
Рис 5 Временные диаграммы системы фазирования
вход б триггера через ключ Кг проходит собственный импульс.
В первом сл!учае отпирается ключ и через него фазирующие им­
пульсы поступают 1на устройство удаления импульсов Во втором
случае отпирается Кг. и через него фазирующие импульсы посту­
пают на устройство добавления импульсов. Таким образом, в пер­
вом случае ф аза изменяется в сторону отставания, во втором —
Б сторону опережения.
Устройство изменения фазы содержит канал удаления импуль­
сов, состоящий из элементов задерж ки З ь генератора бланка ГБ и
схемы НЕТ, и канал добавления импульсов, состоящий из элемента
^шдержки З 2 и схемы ИЛИ.
В случае работы первого канала фазирующий импульс задер­
живается на величину гг?— -Задерж анный импульс запускает гене-
ратор, вырабатывающ ий рмпульс (бланк )длительностью — , ко-
/к Г
торый поступает на вход схемы НЕТ, осуществляя удаление им­
пульсов,
В случае работы второго канала фазирующ ий импульс такж е
задерж ивается на величинук-т—^ис помощью схемы И Л И добав-
■^/к г
ляется к последовательности импульсов с частотой /ы .
Основные параметры системы
Качество системы фазирования характеризуется главным обра­
зом точностью и быстродействием фазирования.
Параметром системы дискретного типа, определяющим ощибку
установки фазы б, является величина щ ага фазирования Дф. Вели­
чины б и Дф измеряются в единицах угла поворота оси двигателя
п связаны между собой соотнощением
8 < 0 , 5 Дер. ( 1 7 )
Если обозначить интервал дискретности изменения фазы напряж е­
ния питания двигателя через Дфд, то
Д , = < , ( 1 8 )
1де р — число пар полюсов двигателя,
“Обозначив частоты кварцевого генератора и напряжения питания
^щигателя я f соответственно, а величину изменения фазы на­
пряжения кварцевого генератора Дфкг, получим
Дсрд = Асрк г - 7^ . (19)
•'КГ
П реобразуя (19) с учетом (17) и (18), найдем минимально не­
обходимую Частоту кварцевого генератора, обеспечивающую тре­
буемый шаг фазирования;
^ г /
2 Ьр •
В случае дискретного изменения фазы путем добавления или
удаления импульсов Афкг = 2 л, поэтому
f - J i L/ к г —
ьр
При выборе частоты кварцевого генератора следует такж е учи­
тывать соотношения, рассмотренные при выборе рабочих частот
системы стабилизации скорости.
Время переходных процессов электронных элементов системы
рассматриваемого типа во много раз меньше длительности пере­
ходных процессов в самом двигателе. Поэтому частота ф азирова­
ния /ф — параметр, определяющий быстродействие, выбирается,
исходя из возможностей двигателя. Исследования показали, что
Для рассматриваемой системы наибольщая частота фазирования
составляет 15—20 гц Если величина начального рассогласования
составляет а, то время фазирования
при наибольщем начальном рассогласовании атах = я максималь­
ное время фазирования
К числу параметров системы следует отнести такж е зону нечув­
ствительности, под которой понимается двойная величина макси­
мального рассогласования по фазе, воспринимаемая скстемой как
согласованное положение Зона нечувствительности тесно связана
с величиной Дф. Ощибка не должна превыщать ± 0,5 Дф. Поэтому
длительности собственного Тс и принятого Тц импульсов должны
быть равны между собой и составлять
Тс = Тп=0,5 Дт,
где Дт — промежуток времени, в течение которого ось двигателя
поворачивается на угол Дф, при этом предполагается, что
на выходе схемы И возможны и допустимы импульсы,
имеющие бесконечно малую длительность.
19
в реальной схеме всегда должно выполняться условие
Тс = Тп>0,5 Дт
или
Тс= Тп= 0,5т + Дть
Величина Дт1 учитывает нормальную работу схемы Я, возможность
запуска подключенных к ней спусковых схем и обычно имеет поря­
док единиц микросекунд. При фазировании указанным методом
Тк.т
Зона нечувствительности численно равна двойной максимально
возможной ошибке при фазировании и является для данной систе­
мы величиной постоянной. Заметим, что зона нечувствительности
зависит такж е от времени коммутации ключей в схеме определения
направления фазирования. Если время коммутации превосходит
0,6 Дт, увеличивается ширина зоны и искажается характер про­
цесса фазирования. Таким образом, ключевые схемы должны быть
рассчитаны так, чтобы время их коммутации не превосходило
0,5 Дт.
ОПИСАНИЕ АППАРАТУРЫ СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ
И ФАЗИРОВАНИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Технические данные
Теоретические и экспериментальные исследования в области
построения систем стабилизации скорости с фазовым регулирова­
нием и систем дискретного фазирования синхронных двигателей
легли в основу при практической реализации систем. Разработка
к изготовление нескольких вариантов аппаратуры стабилизации
скорости и фазирования показали возможность их использования
в высокоточных электроприводах, потребность в которых возра­
стает с развитием приборостроительной промышленности, особенно
точного приборостроения.
В настоящей главе рассматривается устройство стабилизации
скорости и фазирования гистерезисного двигателя, которое может
быть использовано в прецизионном электроприводе оптической
строчной развертки фототелеграфного аппарата.
Получение качественной развертки предъявляет высокие требо­
вания к точности стабилизации скорости и фазирования и к их
быстродействию. Рассматриваемре устройство разработано, исходя
КЗ условий получения угла каНаний оси, не превышающих 20 угло­
вых секунд, погрешности фазирования не больше 0,75° и времени
фазирования из положения максимального первоначального рас­
согласования 5 сек. В процессе работы фазирование осущ ествляет­
ся автоматически и непрерывно по мере возникновения рассогласо­
20
вания. Динамические качества системы стабилизации скорости
обеспечивают получение указанных показателей при вращении ро­
тора двигателя со скоростью 10 ООО об1мин, при частоте напряж е­
ния питания двигателя 500 гц Остальные параметры имеют сле­
дующие значения: /7= 3, /кг= 120 кгц, /Zi = 3, /72= 40, /гз= 64, /77^240,
число прорезей на диске для фазирования равно 6.
Электрическая схема основных узлов
устройства стабилизации скорости
Функциональные элементы, составляющие систему стабилиза­
ции скорости, представлены на рис. 1. Некоторые из них выпол­
нены по общеизвестным схемам и поэтому в настоящем разделе не
рассматриваются. Кварцевый генератор является самостоятель­
ным прибором. Предполагается, что с помощью преобразователя П
синусоидальное напряжение генерА ора преобразуется в последо­
вательность коротких импульсов. Логическая схема НЕТ предсхав-
ляет собой последовательно включенный транзистор, запираемый
па время действия импульса бланка ГБ, схема И Л И — дополни­
тельный счетный вход ДЧ-Пх. В качестве выходных устройств дели-
лелей частоты используются блокинг-генераторы, обеспечивающие
импульсы малой длительности порядка 2—3 мксек и достаточной
мощности. Усилители фотоимпульсов У, У2 и ^3 выполнены по оди­
наковой схеме. К числу элементов, специально разработанных для
системы, относятся фазовый дискриминатор, фазовращ атель и
узел двигателя.
Принципиальная схема узла одного из двух однотипных ф азо­
вых дискриминаторов системы изображена на рис. 6. П реобразова­
ние величины фазового сдвига в прямоугольное напряжение с пе­
ременной скважностью осуществляется с помощью триггера (Г4
и Гб) с двумя раздельными входами, на которые поступают запус­
кающие импульсы от блокинг-генератора (Гз) и блокинг-генера-
тора делителя частоты ДЧ-Пх.
Н апряжение триггера после усиления по мощности (усилители
Гб— Гд) поступает на схему, представляющ ую собой два однополу-
цериодных выпрямителя, включенных встречно. Обе пары выпря­
мителей двух фазовых дискриминаторов включены последователь­
но, в результате чего в смесителе полезные сигналы складываются,
а напряжения, вызванные эксцентриситетом диска датчика обрат­
ной связи, взаимно компенсируются.
Фазовый дискриминатор содержит фильтры RC нижних частот
для подавления высокочастотных составляющих.
Н а схеме указан такж е триггер Ш мидта {Тх и Гг), являющийся
выходным устройством усилителя фотоимпульсое. Сигнал после
смесителя, пропорциональный фазе ротора двигателя, корректи­
руется с помощью четырехполюсника типа RC и проходит через
усилитель постоянного тока (Ti— Г 3 ) на вход фазовращ ателя,
принципиальная схема которого изображена на рис. 7. Усилитель
21
огрЛЦ-п^ 0 0 КФ З
Рис. 6 Узел фазового дискриминатора
отДЧ-Пр, 0 0 - 5 О § 0 * 2 7 5
20*30$
1 20*30$
nU -42f
^37 -156
'^5ё0 р от СРД
корпус
Рис 7 Узел фазовращ ателя
шмеет входное сопротивление около 2 Мом и выходное — несколько
сотен ом.
Н а второй вход фазовращ ателя поступают запускающие им­
пульсы с частотой 1000 гц от делителя частоты ДЧ-П2.
Ф азовращ атель (транзисторы Г4— Т^) представляет собой А т-
ройство переменной задерж ки и состоит из следующих функцио­
нальных частей; расщирителя импульсов — триггера (транзистору.
Т4, Гб), генератора пилообразного напряжения (транзистор Гу) и
диодно-регенеративного компаратора (диоды Дз, Да и транзи­
стор Гз). ’
Схема работает следующим образом. Запускающий импульс
устанавливает триггер в положение, при котором транзистор гене­
ратора пилы запирается. Эмиттерный повторитель (транзистор Те)
является согласующим каскадом. Напряжение на коллекторе тратг-
зистора Гу при отсутствии коррекции нарастало бы по абсолютной
величине по экспоненциальному закону. В результате действия
корректирующей цепи (резистор R 23) равенство этого напряжения
управляющ ему наступает раньше, как это было бы в случае ли­
нейно возрастающего напряжения с угловым коэффициентом
I
5-е- = J _ ’ гдет — постоянная времени заряда конденсатора Су.
dt о "С
Компаратор запускает блокинг-генератор. Задержанный импульс
устанавливает триггер в противоположное состояние, транзистоо
генератора пилы отпирается, после чего следует быстрый разряд
конденсатора Су через транзистор. С приходом следующего запус­
кающего импульса цикл повторяется, но за это время изменяется
управляющее напряжение и, следовательно, йзменяется величина
задерж ки. Таким образом осуществляется фазовая модуляция.
Задерж анные импульсы имеют частоту следования 1000 гц. Д ля
получения промодулированного по фазе прямоугольного напряж е­
ния с частотой 500 гц сложит делитель частоты на два (транзи­
сторы Гд, Гю). ^
. Прямоугольное напряжение триггера подается на усилитель
мощности (транзисторы Т— Г12) узлр двигателя, принципиальная
схема которого изображена на рис. 8. Оконечный двухтактный
каскад выполнен на транзисторах типа П210А и работает в ключе­
вом режиме. Первичные обмотки выходного трансформатора вклю ­
чены в эмиттерные цепи, чем обеспечивается возможность установ­
ки всех транзисторов на общем радиаторе. Предварительные кас­
кады представля]^т собой эмиттерные повторители и служат для
сохласования сопротивлений. Обмотки двигателя включены по ти­
повой схеме. Сдвиг фазы на 90° осуществляется с помощью конден­
сатора Сз.
К электрической части оптико-механического блока, включаю­
щего датчик обратной' СВЯЗИ, относятся три осветителя {Лу—Д з),
питаемых постоянным напряжением, и три фотодиода типа ФД-1
( Ф Д 1— Ф Д з ) .
24
-щ, -»5/
kop'>V‘^
Рис 8 Узел двигателя
Усилители фотоимпульсов в системах стабилизаций скорости и
«фазирования однотипны. Транзисторы Гщ— Гщ усилителя включены
по схеме с общим коллектором. В эмиттерные цепи включены пер­
вичные обмотки повышающих трансформаторов (Гр4— Тре). В уси­
лителе подобного типа обеспечивается хорошее согласование вход­
ных и выходных сопротивлений, большая температурная стабиль­
ность и допустимо применение трансформаторов с малой индуктив­
ностью. Выходной сигнал предварительного усилителя представ­
ляет собой последовательность импульсов, имеющих форму, близ­
кую к трапецеидальной. С помощью преобразования в триггере
Ш мидта форма импульсов становится прямоугольной. П оложи­
тельными фронтами импульсов триггеров Ш мидта производится
запуск блокинг-генераторов фазовых дискриминаторов .
Электрическая схема узла фазирования
И зображ енная на рис. 9 электрическая схема узла фазирования
вклю чает в себя все элементы, кроме элементов НВГ и ИЛИ, вхо­
дящ их в стрему устройства стабилизации скорости, а тйкже элемен­
тов ДЧ-Яз, Уз и У4. Размещ ение элементов НЕТ и И Л И в аппара­
туре стабилизации скорости объясняется относительно высокой
частотой следования входных импульсов (120 кгц).
Входящий в состав системы усилитель Уз выполняет роль фор­
мирователя собственных импульсов, которые поступают от датчика,
работающ его от отдельного ряда прорезей на диске, предназначен­
ного для фазирования. Устройство ничем не отличается от форми­
рователей, используемых в системе стабилизации скорости.
Предполагается, что принятые импульсы поступают в сформи­
рованном виде непосредственно на блокинг-генератор (7’ц)-
Делитель частоты Д Ч -щ имеет коэффициент деления 64 и обес­
печивает на выходе импульсы фазирования с частотой следования
15,6 гц, положительной полярности, длительностью 3—4 мксек и
с амплитудой около 10 в. Делитель состоит из низкочастотных
триггерных ячеек, работающ их в насыщенном режиме.
Блокинг-генераторы (Гю и Гц) выполняют несколько функций.
'От нагрузочных обмоток 5— 6 трансформаторов Тр1 и Тр2
ка входы схемы И (Д ь ДТ) и к пусковым цепям мультивибраторов
(Гб, Г7 и Гз, Гд) поступают импульсы положительной полярности
.длительностью ^ мксек, с амплитудой 7 в. Нагрузочные обмотки
7— 8 этих ж е трансформаторов входят в состав диодно-трансфор­
маторных ключей {Тр1, Д |4 и Тр2, Дю ), управляемых мультиви­
браторами.
В ждущем режиме мультивибраторов диоды заперты напряж е­
нием 12 в. Цри формировании импульсов мультивибраторов диоды
(Оказываются запертыми весьма малым напряжением, поэтому н а­
пряжение импульса блокинг-генератора, если он вырабатывается
после запуска мультивибратора, оказывается приложенным к пер­
вичной ' обмотке трансформатора ТрЗ или Тр4 с коэффициентом
•26
трансформации, равным единице. Со вторичных обмоток этих
трансформаторов импульсы, прошедшие через тот или другой ключ,
поступают на раздельные пусковые цепи триггера (Г4, Г5).
Постоянная времени коммутации диодно-трансформаторных
ключей может быть выбрана достаточно малой, порядка единиц
микросекунд, что'необходимо для уменьшения зоны нечувствитель­
ности лри фазировании.
Рис 9 Узел фазирования
В ключах (диоды Д 5, Де, Да), управляемых триггерами (Гг, Г3
н Г4, Гб), допустимы значительно большие постоянные времени
коммутации порядка единиц миллисекунд, поэтому ключи выпол­
нены по схеме с использованием резисторов и конденсаторов.
Таким образом, ключи (Д и, Д15), ждущие мультивибраторы
(Гб, Tj и Гз, Гб), триггер ( Г 4 , Гб) и ключи (Де, Дз) составляют уст­
ройство сшределения направления изменения фазы.
27
с высокой точностью, порядка нескольких угловых секунд. Диск
устанавливается на вал по возможности с наименьшим эксцентри­
ситетом. Ввиду больших скоростей вращения оптических устройств
вращ аю щ аяся система долж на быть тщательно отбалансирована.
По этой ж е причине оптико-механический узел должен быть разм е­
щен внутри предохранительного кожуха достаточной прочности.
Стальной кожух одновременно выполняет роль магнитного •экрана
от полей, создаваемых двигателем.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Т а н с к и й Е. А. Прецизионные системы стабилизации мгновенной скорости
двигателей. Тезисы докладов к 18-й научно-технической конференции.
ЛИ ТМ О , 1967.
2. Л а з а р е в В. И , П а р х о м е н к о В. И. М агнитная запись телевизионных
изображений. М.— Л ,, Госэнергоиздат, 1963.
3. С. R. D e i b e r t e , F. Т. T u r n e r , R. Н. S n i d e r . А h ig h -s p e e d direct—
scaning facsim ile system , T ransactions of A IEE, 115— 121, 1, 1952.
4. Н о в и к о в В. Г., Д ь я к о в Н, Д ., В е н а т о в с к и й И. В. Схемы управле­
ния высокочастотными кинокамерами. Тезисы докладов к 18-й научно-техни­
ческой конференции. ЛИ ТМ О , 1967.
5. К э б е л л Л. Стабилизация барабана головок при записи цветного сигнала,
W escon C onvention Rpcord, 29—37, ч. 7, 1958.
6. Д р о з д о в В. Н. Динамические характеристики ф азовращ ателей. Тезисы до­
кладов к 18-й научно-технической конефренции. ЛИДМ О, 1967.
7. Д р о з д о в В. Н. Работа ключевого фазового дискриминатора при прямо­
угольных напряж ениях. «Известия вузов». Р азд ел «Прибооостроение», т. 8,
1965, № 1.
8. Д р о з д о в В. Н. Динамические свойства гистерезисного двигателя при ф а­
зовом управлении. «И звестия вузов». Р азд ел «Приборостроение», т. 9,
1966, № 4.
9. Д р о з д о в В. Н. Динамические характеристики фазовращ ателей для систем
автоматического регулирования. «Известия вузов». Р аздел «Приборострое­
ние», т. II, 1968, № 8.
10. С м и р н о в Г. В. Система фазирования прецизионного электропривода. Те­
зисы докладов к 18-й научно-технической конференции. ЛИПМ О, 1967.
11. С м и р н о в Г. В. Система фазирования прецизионного электропривода. «И з­
вестия вузов». Раздел «Приборостроение», т. 11, 1968, № 6.
12. Н о в и к о в В. Г. М етодика испытания прецизионного электропривода. Те­
зисы докладов к 18-й научно-технической конференции. ЛИТМ О, 1967.
13. Д р о 3 д о в В. Н., Н о в и к о в В. Г., С м и р н о в Г. В., Т а н с к и й Е. А.
Электропривод фототелеграфного аппарата. Авторское свидетельство
№ 252447. «Бюллетень изобретений СССР», 1969, jVb 29.
О Г Л А В Л Е Н И Е
в в е д е н и е ....................................................................................................................................... 3
Система стабилизации скорости синхронного электродвигателя
М етоды стабилизации мгновенной скорости д в и г а т е л я > . 4
Принцип действия с и с т е м ы ............................................................................................ 6
Рабочие частоты с и с т е м ы ................................................................................................. 8
Динамические х а р а к т е р и с т и к и ..................................................................................... 10
Система фазирования синхронного электродвигателя
М етод ф а з и р о в а н и я ............................................................................................................ 14
Принцип действия с и с т е м ы . . 16
Основные параметры с и с т е м ы ...................................................................................... 18
Описание аппаратуры стабилизации скорости и фазирования синхронного
двигателя
Технические данные " ...................................................................................................... 20
Электрическая схема основных узлов устройства стабилизации скорости 21
Электрическая схема узла ф а з и р о в а н и я ............................................................... 26
Результаты экспериментального и с сл е д о в а н и я .................................................... 28
Рекомендации по к о н с тр у и р о в а н и ю ........................................................................... 29
Л и т е р а т у р а ............................................................................................................................. 31
Е. А. ТАНСКИЙ, В. Н. Д Р О З Д О В , В. Г. НОВИКОВ,
Г. В . СМИРНОВ, В. г . СЕМЕНОВ
СИСТЕМ А С Т А БИ Л И ЗА Ц И И .СКО РО СТИ
С Ф А ЗО ВЫ М У П РА В Л Е Н И Е М И СИСТЕМ А
Ф А ЗИ РО В А Н И Я П Р Е Ц И ЗИ О Н Н О Г О Э Л Е К Т РО П Р И В О Д А
Редактор С. И. К у л и к о в
И зд. редайтор В. В. Г а л а н и н а Техн. редактор Т. А. И о н о в а
Ленинградский Д ом научно-технической пропаганды (Л Д Н Т П ), Невский пр., 58
С дано, в набор 15/11-71 г. П одписано к печати 11/III-71 г. Тираж 3830
Уч.-изд. л. 1,7 Печ. л. 2 Ц ена 17 коп. Изд. № 73
М-23302 Типография Л Д Н Т П Зак. № 247
Ц е н а 17 k o i k

More Related Content

What's hot

Патент на полезную модель Республики Беларусь
Патент на полезную модель Республики БеларусьПатент на полезную модель Республики Беларусь
Патент на полезную модель Республики БеларусьИван Иванов
 
http://vnx.su/ škoda octavia 2 электрооборудование программа самообучения
http://vnx.su/ škoda octavia 2 электрооборудование программа самообученияhttp://vnx.su/ škoda octavia 2 электрооборудование программа самообучения
http://vnx.su/ škoda octavia 2 электрооборудование программа самообученияscod-sam
 
«Интеграция малой генерации в электрические сети. Барьеры и технологии»
«Интеграция малой генерации в электрические сети. Барьеры и технологии» «Интеграция малой генерации в электрические сети. Барьеры и технологии»
«Интеграция малой генерации в электрические сети. Барьеры и технологии» BDA
 
презетация проекта умник рачков в.с.
презетация проекта умник рачков в.с.презетация проекта умник рачков в.с.
презетация проекта умник рачков в.с.Vladimir Rachcow
 

What's hot (12)

29296ip
29296ip29296ip
29296ip
 
Патент на полезную модель Республики Беларусь
Патент на полезную модель Республики БеларусьПатент на полезную модель Республики Беларусь
Патент на полезную модель Республики Беларусь
 
6632
66326632
6632
 
28615ip
28615ip28615ip
28615ip
 
10685
1068510685
10685
 
http://vnx.su/ škoda octavia 2 электрооборудование программа самообучения
http://vnx.su/ škoda octavia 2 электрооборудование программа самообученияhttp://vnx.su/ škoda octavia 2 электрооборудование программа самообучения
http://vnx.su/ škoda octavia 2 электрооборудование программа самообучения
 
6951
69516951
6951
 
28765p
28765p28765p
28765p
 
28616ip
28616ip28616ip
28616ip
 
28732ip
28732ip28732ip
28732ip
 
«Интеграция малой генерации в электрические сети. Барьеры и технологии»
«Интеграция малой генерации в электрические сети. Барьеры и технологии» «Интеграция малой генерации в электрические сети. Барьеры и технологии»
«Интеграция малой генерации в электрические сети. Барьеры и технологии»
 
презетация проекта умник рачков в.с.
презетация проекта умник рачков в.с.презетация проекта умник рачков в.с.
презетация проекта умник рачков в.с.
 

Similar to Танский Е.А., Дроздов В.Н., Новиков В.Г. и др. Система стабилизации скорости с фазовым управлением и система фазирования прецизионного электропривода

«Проблемы надежной эксплуатации объектов малой генерации в электрических сетях»
 «Проблемы надежной эксплуатации объектов малой генерации в электрических сетях» «Проблемы надежной эксплуатации объектов малой генерации в электрических сетях»
«Проблемы надежной эксплуатации объектов малой генерации в электрических сетях»BDA
 
Распределенная противоаварийная автоматика системообразующей сети
Распределенная противоаварийная автоматика системообразующей сетиРаспределенная противоаварийная автоматика системообразующей сети
Распределенная противоаварийная автоматика системообразующей сетиООО "Прософт-Системы"
 
пояснения к электрическим схемам
пояснения к электрическим схемампояснения к электрическим схемам
пояснения к электрическим схемамDemanessa
 
Электрические машины постоянного тока
Электрические машины постоянного токаЭлектрические машины постоянного тока
Электрические машины постоянного токаirinaperkina
 
ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С ФАЗНЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ
ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С ФАЗНЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С ФАЗНЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ
ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С ФАЗНЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИИван Иванов
 
Ke jetronic rus-rs
Ke jetronic rus-rsKe jetronic rus-rs
Ke jetronic rus-rsrukford
 
МЕТОДИКИ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ЭНЕРГОПОДСИСТЕМ ПРИБОРНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
МЕТОДИКИ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ЭНЕРГОПОДСИСТЕМ ПРИБОРНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВМЕТОДИКИ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ЭНЕРГОПОДСИСТЕМ ПРИБОРНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
МЕТОДИКИ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ЭНЕРГОПОДСИСТЕМ ПРИБОРНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВITMO University
 
Полигон интеллектуальных энергосистем
Полигон интеллектуальных энергосистемПолигон интеллектуальных энергосистем
Полигон интеллектуальных энергосистемДмитрий Сорокин
 
265552 bc5 ef_lekcii_sinhronnye_mashiny
265552 bc5 ef_lekcii_sinhronnye_mashiny265552 bc5 ef_lekcii_sinhronnye_mashiny
265552 bc5 ef_lekcii_sinhronnye_mashinyBarakaSaban
 
Юньков М.Г. и др. Унифицированные системы тиристорного электропривода постоян...
Юньков М.Г. и др. Унифицированные системы тиристорного электропривода постоян...Юньков М.Г. и др. Унифицированные системы тиристорного электропривода постоян...
Юньков М.Г. и др. Унифицированные системы тиристорного электропривода постоян...Иван Иванов
 
Каталог Софит-Люкс
Каталог Софит-ЛюксКаталог Софит-Люкс
Каталог Софит-ЛюксSofit Lux
 

Similar to Танский Е.А., Дроздов В.Н., Новиков В.Г. и др. Система стабилизации скорости с фазовым управлением и система фазирования прецизионного электропривода (20)

«Проблемы надежной эксплуатации объектов малой генерации в электрических сетях»
 «Проблемы надежной эксплуатации объектов малой генерации в электрических сетях» «Проблемы надежной эксплуатации объектов малой генерации в электрических сетях»
«Проблемы надежной эксплуатации объектов малой генерации в электрических сетях»
 
Tirosot
TirosotTirosot
Tirosot
 
Распределенная противоаварийная автоматика системообразующей сети
Распределенная противоаварийная автоматика системообразующей сетиРаспределенная противоаварийная автоматика системообразующей сети
Распределенная противоаварийная автоматика системообразующей сети
 
МПТ
МПТМПТ
МПТ
 
пояснения к электрическим схемам
пояснения к электрическим схемампояснения к электрическим схемам
пояснения к электрическим схемам
 
Электрические машины постоянного тока
Электрические машины постоянного токаЭлектрические машины постоянного тока
Электрические машины постоянного тока
 
14457
1445714457
14457
 
Syst monitor solutions
Syst monitor solutionsSyst monitor solutions
Syst monitor solutions
 
ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С ФАЗНЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ
ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С ФАЗНЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С ФАЗНЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ
ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С ФАЗНЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ
 
10643
1064310643
10643
 
Ke jetronic rus-rs
Ke jetronic rus-rsKe jetronic rus-rs
Ke jetronic rus-rs
 
28521p
28521p28521p
28521p
 
МЕТОДИКИ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ЭНЕРГОПОДСИСТЕМ ПРИБОРНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
МЕТОДИКИ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ЭНЕРГОПОДСИСТЕМ ПРИБОРНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВМЕТОДИКИ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ЭНЕРГОПОДСИСТЕМ ПРИБОРНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
МЕТОДИКИ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ЭНЕРГОПОДСИСТЕМ ПРИБОРНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
 
Полигон интеллектуальных энергосистем
Полигон интеллектуальных энергосистемПолигон интеллектуальных энергосистем
Полигон интеллектуальных энергосистем
 
Prezentazionnoe pismo masterdrives ukr
Prezentazionnoe pismo masterdrives  ukrPrezentazionnoe pismo masterdrives  ukr
Prezentazionnoe pismo masterdrives ukr
 
265552 bc5 ef_lekcii_sinhronnye_mashiny
265552 bc5 ef_lekcii_sinhronnye_mashiny265552 bc5 ef_lekcii_sinhronnye_mashiny
265552 bc5 ef_lekcii_sinhronnye_mashiny
 
7378
73787378
7378
 
7415
74157415
7415
 
Юньков М.Г. и др. Унифицированные системы тиристорного электропривода постоян...
Юньков М.Г. и др. Унифицированные системы тиристорного электропривода постоян...Юньков М.Г. и др. Унифицированные системы тиристорного электропривода постоян...
Юньков М.Г. и др. Унифицированные системы тиристорного электропривода постоян...
 
Каталог Софит-Люкс
Каталог Софит-ЛюксКаталог Софит-Люкс
Каталог Софит-Люкс
 

More from Иван Иванов

Сытник В. С. Основы расчета и анализа точности геодезических измерений в стро...
Сытник В. С. Основы расчета и анализа точности геодезических измерений в стро...Сытник В. С. Основы расчета и анализа точности геодезических измерений в стро...
Сытник В. С. Основы расчета и анализа точности геодезических измерений в стро...Иван Иванов
 
Новые эффективные материалы и изделия из древесного сырья за рубежом.
Новые эффективные материалы и изделия из древесного сырья за рубежом.Новые эффективные материалы и изделия из древесного сырья за рубежом.
Новые эффективные материалы и изделия из древесного сырья за рубежом.Иван Иванов
 
Психология семейно-брачных отношений
Психология семейно-брачных отношенийПсихология семейно-брачных отношений
Психология семейно-брачных отношенийИван Иванов
 
Poialkova v.m. -_lifter-akademiia_(2007)
Poialkova v.m. -_lifter-akademiia_(2007)Poialkova v.m. -_lifter-akademiia_(2007)
Poialkova v.m. -_lifter-akademiia_(2007)Иван Иванов
 
Кодирующие электронно-лучевые трубки и их применение
Кодирующие электронно-лучевые трубки и их применениеКодирующие электронно-лучевые трубки и их применение
Кодирующие электронно-лучевые трубки и их применениеИван Иванов
 
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТРУБ
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТРУБМЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТРУБ
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТРУБИван Иванов
 
ЗЕРКАЛЬНО-ТЕНЕВОЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕК...
ЗЕРКАЛЬНО-ТЕНЕВОЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕК...ЗЕРКАЛЬНО-ТЕНЕВОЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕК...
ЗЕРКАЛЬНО-ТЕНЕВОЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕК...Иван Иванов
 
Микропроцессоры и микроЭВМ в системах технического обслуживания средств связи
Микропроцессоры и микроЭВМ в системах технического обслуживания средств связиМикропроцессоры и микроЭВМ в системах технического обслуживания средств связи
Микропроцессоры и микроЭВМ в системах технического обслуживания средств связиИван Иванов
 
Заковряшин А. И. Конструирование РЭА с учетом особенностей эксплуатации
Заковряшин А. И. Конструирование РЭА с учетом особенностей эксплуатацииЗаковряшин А. И. Конструирование РЭА с учетом особенностей эксплуатации
Заковряшин А. И. Конструирование РЭА с учетом особенностей эксплуатацииИван Иванов
 
Ясенев Н.Д. Аппараты управления автоматизированным электроприводом
Ясенев Н.Д. Аппараты управления автоматизированным электроприводомЯсенев Н.Д. Аппараты управления автоматизированным электроприводом
Ясенев Н.Д. Аппараты управления автоматизированным электроприводомИван Иванов
 

More from Иван Иванов (20)

Сытник В. С. Основы расчета и анализа точности геодезических измерений в стро...
Сытник В. С. Основы расчета и анализа точности геодезических измерений в стро...Сытник В. С. Основы расчета и анализа точности геодезических измерений в стро...
Сытник В. С. Основы расчета и анализа точности геодезических измерений в стро...
 
Новые эффективные материалы и изделия из древесного сырья за рубежом.
Новые эффективные материалы и изделия из древесного сырья за рубежом.Новые эффективные материалы и изделия из древесного сырья за рубежом.
Новые эффективные материалы и изделия из древесного сырья за рубежом.
 
Психология семейно-брачных отношений
Психология семейно-брачных отношенийПсихология семейно-брачных отношений
Психология семейно-брачных отношений
 
Poialkova v.m. -_lifter-akademiia_(2007)
Poialkova v.m. -_lifter-akademiia_(2007)Poialkova v.m. -_lifter-akademiia_(2007)
Poialkova v.m. -_lifter-akademiia_(2007)
 
Кодирующие электронно-лучевые трубки и их применение
Кодирующие электронно-лучевые трубки и их применениеКодирующие электронно-лучевые трубки и их применение
Кодирующие электронно-лучевые трубки и их применение
 
US2003165637A1
US2003165637A1US2003165637A1
US2003165637A1
 
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТРУБ
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТРУБМЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТРУБ
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТРУБ
 
ЗЕРКАЛЬНО-ТЕНЕВОЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕК...
ЗЕРКАЛЬНО-ТЕНЕВОЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕК...ЗЕРКАЛЬНО-ТЕНЕВОЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕК...
ЗЕРКАЛЬНО-ТЕНЕВОЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕК...
 
Микропроцессоры и микроЭВМ в системах технического обслуживания средств связи
Микропроцессоры и микроЭВМ в системах технического обслуживания средств связиМикропроцессоры и микроЭВМ в системах технического обслуживания средств связи
Микропроцессоры и микроЭВМ в системах технического обслуживания средств связи
 
1
11
1
 
Заковряшин А. И. Конструирование РЭА с учетом особенностей эксплуатации
Заковряшин А. И. Конструирование РЭА с учетом особенностей эксплуатацииЗаковряшин А. И. Конструирование РЭА с учетом особенностей эксплуатации
Заковряшин А. И. Конструирование РЭА с учетом особенностей эксплуатации
 
Ясенев Н.Д. Аппараты управления автоматизированным электроприводом
Ясенев Н.Д. Аппараты управления автоматизированным электроприводомЯсенев Н.Д. Аппараты управления автоматизированным электроприводом
Ясенев Н.Д. Аппараты управления автоматизированным электроприводом
 
Sdewsdweddes
SdewsdweddesSdewsdweddes
Sdewsdweddes
 
Us873655
Us873655Us873655
Us873655
 
5301 5305.output
5301 5305.output5301 5305.output
5301 5305.output
 
5296 5300.output
5296 5300.output5296 5300.output
5296 5300.output
 
5306 5310.output
5306 5310.output5306 5310.output
5306 5310.output
 
5321 5325.output
5321 5325.output5321 5325.output
5321 5325.output
 
5316 5320.output
5316 5320.output5316 5320.output
5316 5320.output
 
5326 5330.output
5326 5330.output5326 5330.output
5326 5330.output
 

Танский Е.А., Дроздов В.Н., Новиков В.Г. и др. Система стабилизации скорости с фазовым управлением и система фазирования прецизионного электропривода

  • 1. Е. А. ТАНСКИИ, В. Н. ДРОЗДОВ, В, Г. НОВИКОВ, Г. В. СМИРНОВ, в. г. СЕМЕНОВ Система стабилизации скорости с фазовым управлением и система фазирования прецизионного злектропривода
  • 2. Л енинградская организация общ ества «Знание» РС Ф С Р л е н и н г р а д с к и й д о м н а у ч н о -т е х н и ч е с к о й п р о п а г а н д ы У Д К 621 316 718 5 621 316 727 Е. Д. ТАНСКИЙ, В. Н. ДРОЗДОВ, В. Г. НОВИКОВ, г. в. СМИРНОВ, В. г. СЕМЕНОВ СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ С ФАЗОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ И СИСТЕМА ФАЗИРОВАНИЯ ПРЕЦИЗИОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА Серия — Приборы и устройства радиоэлектронной техники и автоматики Л енинград 1971
  • 3. В В Е Д Е Н И Е В СВЯЗИ с повышением скоростей обработки и передачи инфор-* ^?aции резко возросли требования к развертывающим устройствам различных преобразователей информации. Это относится прежде всего к воспринимающим элементам развертывающих устройст}з. Однако высокая разреш аю щ ая способность современных восприни­ мающих элементов различных типов может быть реализована только при высокой точности их движения. К электроприводу таких устройств, предъявляются весьма вы­ сокие требования по стабильности скорости и точности фазиро­ вания, В настоящей брошюре описывается система стабилизации ско­ рости и фазирования прецизионного электропривода, ограничиваю­ щ ая качания ротора стабилизируемого двигателя до величины, не превышающей долей угловой минуты, и обеспечивающая фазиро­ вание относительно ведущих импульсов с оЩибкой в тысячные доли оборота и временем фазирования порядка единиц секунд. Система автоматической стабилизации скорости основана на фазовом ме­ тоде регулирования и представляет собой статическую комбиниро­ ванную систему с дискретным фазовращ ателем, а система фазиро­ вания основана на принципе дискретного изменения фазы напря­ жения ведущего генератора. На кафедре автоматики и телемеханики Ленинградского инсти­ тута точной механики и оптики разработан ряд систем для не­ скольких типов гистерезисных двигателей с различными скоростя­ ми и механическими нагрузками [13]. Системы предназначены для применения в фототелеграфных аппаратах, магнитофонах, видеомагнитофонах, камерах высоко­ скоростной киносъемки с оптико-механической разверткой и других устройствах записи и отображения информации, для которых тре­ буется весьма высокая стабильность угловой скорости. В частности, одна из p a3p a6qiaHHbix систем используется в быс­ тродействующей фототелеграфной аппаратуре с высокой разре­ шающей способностью.
  • 4. в брошюре описывается принцип действия систем стабилизации скорости и фазирования, приводятся их параметры и характери­ стики и рассматриваются схемы одного из вариантов аппаратуры. СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Методы стабилизации мгновенной скорости двигателя Рассматриваем ая система стабилизации мгнойенной скорости cHHxpoiHHoro двигателя относится к системам, в которых стабилиза­ ция производится ири помощи сравнения углового положения ро­ тора двигателя с фазой напряжения ведущего генератора стабиль­ ной частоты. Такие системы можно разделить на четыре группы по разного рода воздействиям на двигатель. Следует различать системы с воз­ действиями на частоту напряжения питания, вращающий момент, момент нагрузки и фазу напряжения двигателя |[1]. Системы первой группь^ относятся к астатическим, а системы второй, третьей и чет­ вертой групп— к статическим системам с комбинированным управлением. Во всех системах применяется датчик обратной связи, связан­ ный с осью двигателя. Ф аза напряжения датчика сравнивается <; фазой напряжения ведущего генератора при помощи фазового дискриминатора, выходное напряжение которого используется для воздействия на двигатель. В астатических системах сигнал ошибки управляет частотой вспомогательного генератора [2]. Н апряжение этого генератора служит для питания стабилизируемого двигателя. В таких систе­ мах задача стабилизации решается сравнительно просто. Однако в астатических системах трудно получить 'высокий коэффициент передачи, поэтому качания ротора двигателя, в.озникающие за счет изменения момента нагрузки, момента трения и других причин, мо- 1ут быть уменьшены только до’ нескольких угловых минут. В статических системах автоматического регулирования проще получить высокий коэффициент передачи. Статическую систему стабилизации скорости с ведущим генератором можно построить только с комбинированным управлением. В этой системе имеется разомкнутый контур регулирования по входной величине — фазе напряжения ведущего генератора, такие системы применяются в тех случаях, когда требуется получить высокую точность стаби- ..шзации скорости вращения двигателя. В статических комбинированных системах в качестве стабили­ зируемых двигателей обычно применяются гистерезисные двига­ тели. В "большинстве случаев они обеспечивают лучшие характери- ■стики, чем синхронные реактивные двигатели и двигатели с поля­ ризованным ротором.. При одинаковой мощности гистерезисные
  • 5. двигатели имеют меньшие размеры, чем синхронные микродвига­ тели других типов, и обеспечивают непосредственный запуск с пол­ ным нагрузочным моментом. Статические.комбинированные систе­ мы стабилизации скорости гистерезисного двигателя могут быть построены © различном исполнении. В литературе описаны стаги- ческие комбинированные системы с амплитудной модуляцией {3, 4] и с электромагнитным тормозом [5]. Как известно, вращающий момент гистерезисного двигателя равен М ^ К Ф sin тЭ-, где К — коэффициент пропорциональности; Ф — модуль вектора потока поля статора; -д— угол рассогласования между векторами полей ротора и статора. Отклонение ротора двигателя от требуемого положения, вы­ званное каким-либо возмущением, может быть устра,нено соответ­ ствующим изменением вращающего момента, момента нагрузки или фазы напряжения питания двигателя. При амплитудном управ­ лении изменение синхронного момента достигается за счет измене­ ния значения потока поля статора Ф. В системе с электромагнит­ ным тормозом изменяется значение момента нагрузки. При ф азо­ вом управлении влияние возмущения компенсируется соответст­ вующим поворотом вектора поля статора. Необходимым условием правильной работы системы с ампли­ тудным управлением является налцчие сравнительно большою на­ чального угла рассогласования между векторами полей статора и ротора двигателя. Д ля этого требуется дополнительная нагрузка двигателя, что является существенным недостатком такой системы. Кроме того, в системе с амплитудным управлением двигатель дол­ жен питаться пониженным напряжением, что неблагоприятно ска- .5ывается на свойствах гистерезисного двигателя. Статическая комбинированная система с воздействием на мо­ мент нагрузки двигателя при помощи электромагнитного тормоза, хотя и обеспечивает высокую точность стабилизации мгновенной скорости двигателя, имеет тот же недостаток, что и система с ам- рлитудньну управлением — необходимость применения двигателя повышенной мощности. Кроме того, в этой системе требуется до­ полнительный усилитель электромагнитного тормоза, мощность ко­ торого оказывается соизмеримой с мощностью усилителя двига­ теля. Переходные процессы в обмотках электромагнитного тор­ моза могут значительно ухудшать качественные показатели си- сгсмы. В разработанной на кафедре системе для , изменения углового положения ротора гист.^резисного двигателя применено фазовое управление.
  • 6. При фазовом управлении отсутствует дополнительный нагру­ зочный момент двигателя; двигатель как при пуске, так и в про­ цессе работы питается номинальным напряжением. К преимуще­ ствам системы'с фазовой модуляцией следует отнести высокую на­ дежность и малую чувствительность к изменениям питающих н а­ пряжений. Благодаря тому, что информацию в системе переносит ф аза переменного напряжения, большинство элементов системы может работать в ключевом режиме. Тем самым исключается па­ разитная амплитудная модуляция, которая может неблагоприяз^но сказаться на динамических свойствах системы автоматического ре­ гулирования. Ключевой режим даботы особенно благоприятен для усилителя двигателя. Схема усилителя в этом случае упрощается и увеличивается его коэффициент полезного действия. Принцип действия системы Принцйп действия системы поясняется с помощью блок-схемы, изображенной на рис. 1. Напряжение генератора с кварцевой стабилизацией частоты {КГ) формируется с помощью преобразователя П в последователь­ ность коротких импульсов, которые проходят через схемы Н ЕТ ч ИЛИ, относящиеся к системе фазирования, и поступают на дели­ тель частоты ДЧ-Пх с коэффициентом деления Пх. С выхода дели­ теля импульсы подаются на входы фазовых дискриминаторов Ф/Д и ФДо и на делитель частоты ДЧ-П2. На другие входы дискриминаторов подаются импульсы с той ж е частотой от датчиков обратной связи Д О С после их формиро­ вания с помощью усилителей Ух и У2. Датчики содержат фотодиоды с осветителями, между которыми расположен диск с прорезями, закрепленный на оси двигателя. Фотодиоды с осветителями, входящие в систему стабилизации ско­ рости, сдвинуты одни относительно других по окружности диска на 180°. Диск имеет две дорожки прорезей. Одна дорожка Содержит 200—300 прорезей и предназначена для системы стабилизации ско- рости/ а другая — одну несколько прорезей и служит для ф ази­ рования. Выходные напряжения фазовых дискриминаторов суммируются в смесителе С. При этом сигналы, пропорциональные углу качаний ротора двигателя, складываются, а сигналы помехи с частотой, равной числу оборотов ротора в секунду, обусловленные эксцен­ триситетом диска датчиков обратной связи, взаимно компенси­ руются. Полезный сигнал через пасш вный корректирующий четырехпо­ люсник КЧ поступает на усилитель постоянного тока УНТ с высо­ ким входным сопротивлением. Выходной сигнал усилителя являет­ ся управляющим для фазовращ ателя ФВ. Запуск фазовращ ателя в дискретные моменты времени производится импульсами, полу­ ченными выходе делителя частоты ДЧ-П2 с коэффициентом де-
  • 7. ИФП Рис 1 Блок схема систем стабилизации скорости и фазирования
  • 8. ления ti2. Выходные импульсы фазовращ ателя подаются на дели­ тель частоты ДЧ-2 с коэффицйентом деления, равным двум, и пре­ образуются в напряжение прямоугольной формы. Усилитель мощности УМ обеспечивает питание обмоток двига­ теля Д. Сдвиг фазы между токами в обмотках дв,игателя иа 90° осуществляется с помощью конденсатора. Н аряду с одноканально’й системой питания обмоток двигателя возможен такж е двухканаль- ный вариант питания. Тогда в схему включается фазорасщепитель, вырабатывающий два напряжения прямоугольной формы с часто­ той питания двигателя, сдвинутые по фазе относительно друг друга на 90°. Н апряжения подаются на входы отдельных усилите­ лей мощности, питающих обмотки. При двухка.нальном питании ('беспечиваются несколько лучшие динамические показатели, но потребляется большая мощность. Таким образом, в системе стабилизации скорости имеется два контура регулирования: разомкнутый — КГ—П —ДЧ-Пх—ДЧ-П2— ДЧ-2— УМ— Д и з ж ч у 1ъ ш - Ф Д — С— КЧ— УПТ— Ф В ^ Д Ч - 2 — УМ— Д — Д О С — У— ФД. При синхронном вращении двигателя в результате качаний ро­ тора, вызываемых различного рода возмущениями, возникают ко­ лебания фазы импульсов датчиков обраЧной связи относительно импульсов кварцевого генератора. С помощью фазовых дискрими­ наторов колебания фазы преобразуются в колебания управляю ­ щего напряжения фазовращ ателя. Прямоугольное напряжение на входе усилителя мощности оказывается промодулированным но Ч'азе. Изменения фазы напряжения вызывают соответствующие из­ менения углового положения вектора поля статора двигателя, уменьшающие качания ротора. ^ В результате действия замкнутого контура системы колебания ротора, составляющие в разомкнутой системе единицы или десятки хгловых минут, уменьшаются. В системе рассматриваемого типа можно уменьшить угол качаний ротора до 15—20 угловых секунд. Рабочие частоты системы При выборе количества прорезей на диске датчика обратной связи необходимо учитывать, что увеличение количества прорезей приводит к увеличению коэффициента передачи системы и, следо­ вательно, к уменьшению качаний ротора стабилизируемого двига­ теля. М аксимальное количество прорезей, которое может быть на­ несено на диске, ограничивается технологическими возможностями оборудования, используемого для изготовления дисков. Кроме тою , при большом количестве прорезей частоты напряжения датчика об­ ратной связи, а следова1ельно, и кварцевого генератора, будут значительны. С повышением частоты кварцевого генератора| услож­ няются схемы и конструкции элементов системы. Как показал опыт разработки систем, число прорезей на диске датчика обратной связи целесообразно принимать в пределах от 200 до 300, тогда частота
  • 9. кварцевого генератора не превышает десятых долей мегагерца л система сравнительно просто реализуется. Исследования показали также, что при дальнейшем увеличении числа прорезей качествен­ ные показатели систем не изменяются в значительной степени. Частота /ос напряжения, вырабатываемого датчиком обратной связи, равна = (1) где п — скорость стабилизируемого двигателя, об1мин, т — число прорезей на диске датчика обратной связи. Частота напряжения обратной связи должна быть равна частоте напряжения, поступающего на фазовый дискриминатор от кварце­ вого генератора Эта частота должна быть меньше частоты fp г кварцевого генератора в том случае, когда вместе с системой ста­ билизации работает дискретная система фазирования, т е. где «1 — коэффициент деления делителя частоты, включенного между кварцевым генератором и фазовым дискр]Гмина- тором Коэффициент Пх выбирается из следующих соображении. При использовании дискретной системы фазирования ф аза последова­ тельности импульсов изменяется скачками на 360°, а скачок фазы, подаваемый на вход фазового дискриминатора, не должен превос­ ходить значения Лф1max, равного половине линейнего участка ха­ рактеристики дискриминатора во избежание сбоев в системе ста­ билизации, поэтому необходимо выбирать 360 /QV « 1 > - г ; ----------- • (3 ) max Значение Аф1max зависит от типа используемого дискриминатора. Заметим далее, что синхронная скорость гистерезисного двига­ теля может быть найдена из выражения Я = (4) Р где — частота напряжения питания двигателя; р — число пар по­ люсов. Напряжение частоты / получается из напряжения частоты /j= /o g при помощи делителя частоты с коэффициентом деления Ко= 2 «2, поэтому / = ^ . (5) Ал
  • 10. Согласно (1), (4) и (5) К , = г (6) Количество прорезей т должно быть выбрано таким, чтобы коэф­ фициент /С о был целым четным числом. При проектировании подобных систем заданы скорость двига­ теля и число пар полюсов на фазу р, а следовательно, и частота напряжения питания двигателя /. Бели задаться значением т, то по формуле (6) определяется Ко. ЗаФем по формуле ( 1) или (5) можно определить частоту напряжения датчика обратной связи /о с. Коэффициент деления делителя частоты, включенного на входе си­ стемы, щ определяем согласно соотношению (3). Например, если п = 10 000 об1мин, р = 3, принимаем т —240 и получаем /С о = 80 и / о с= 40 кгц. Нанесепие на диск 240 прорезей не встречает значительных трудностей технологического характера. Если в системе используетсй триггерный фазовый дискриминатор, для которого Аф! т а = 180°, ТО согласно (3 )« i> 2 . Берем значение,, равное ближайшему большему целому числу «з = 3. Тогда частота кварцевого генератора должна быть равна / ы = 1 2 0 кгц. Динамические характеристики Системы автоматического регулирования, работающ ие на пере­ менном токе с модуляцией, в общем случае являются нелинейными. Исследование основных элементов статической комбинированной системы стабилизации сжорости гистерезисного двигателя с ф азо­ вым управлением [6—9] показывает, что с достаточной для практи­ ческих целей точностью эти элементы можно считать линейными при малых отклонениях. ZT Ко /14' Mm Kg Рис 2 Структурная схема системы стабилизации скорости Рассмотрение линеаризованной системы с фазовой модуляцией позволяет использовать для ее исследования хорошо разработан­ ные частотные методы. Структурная схема линеаризованной статической комбиниро­ ванной системы стабилизации скорости двигателя, составленная на основании блок-схемы и анализа динамических 1СВойств элементов системы, приведена на рис. 2 . Н а этой схеме T^iS + 1 1 10
  • 11. является передаточной функцией фазового дискриминатора со сглаживающ им фильтром; 1^ 2(5) — передаточная функция коррек­ тирующего четырехполюсника; (8) является передаточной функцией ф азовращ ателя вместе с усилите­ лем постоянного тока; =Т а'5+1; (9) ^ 5 (s) - _j_2 ST’S + г причем ^ a ( s ) ' ^ 5(5) является передаточной функцией гистерезис- ного двигателя; Ко — коэффициент передачи датчика обратной связи; —— коэффициент передачи делителя частоты, В этой струк- АО турной схеме не учитываются периодичность статической характе­ ристики фазового дискриминатора и зона насыщения статической характеристики фазовращ ателя, т. е. структурная схема справед­ лива для установивщегося режима стабилизации скорости, когда отклонения координат системы имеют небольшие значения. Согласно структурной схеме изображение отклонения выходной координаты системы при нулевых начальных условиях выражается соотношением ^2(s)=W 7p(s)A,l,(s)+H74(s)W 5(s)4>,(s) -Х о1Г5(«) ^ , (11) Ад 1де Wp{s) = K oW {s)W 2'{s)Wz{s)W4{s)W 5{s); /Сд — коэффициент пропорциональности, связывающий синхронный момент с фазой ротора относительно поля статора. Если воспользуемся условием замыкания системы Аф(5) =oj)i(s)—ф2(5), 10 из уравнения (И ) получим, что ф ,(S) = 5 рД > + -Г ‘ ф,(S)_________________________ (12) 1 + Г р ( 5 ) ' l + « 7 p (s ) K t ' ' Из выражения (12) видно, что выходная координата системы состоит из двух составляющих, изображения которых равны ■й(S) = I-, w <13) 1 - г IV р ys; И Ф " _ Ко 'У5 ( s ) ^ M m js) l + W p { s ) /Сд Составляющ ая выходной координаты ф2^(s) определяется входным воздействием системы ф1(з), т. е. фазой напряжения кварцевого 11
  • 12. генератора. В установившемся режиме, когда /->со и, следователь­ но, s ^ О передаточная функция 1^^4(0 ) 11^5(0) = 1, как это видно из (9) и (10), поэтому согласно (13) Ф2Ч 0)= Ф 1(0)> т. е. угловое положение ротора стабилизируемого двигателя точно равно фазе напряженйя кварцевого генератора при отсутствии воз­ мущающего воздействия. Выражение (13) определяет переходной цроцесс в системе стабилизации скорости при фазировании, т. е. при скачкообразном изменении фазы напряжения кварцевого гене­ ратора, когда осуществляется один щаг фазирования. Составляющ ая выходной координаты фз 1^) определяется воз- М т (5) ^1ущающим воздействием — и характеризует качания ротора А д двигателя. Д ля получения малых качаний необходимо стремиться- к тому, чтобы модуль амплитудно-фазовой частотной характери­ стики, определяемой выражением (14), имел по возможности м а­ лое значение. Общее выражение ( 12) для изображения отклонения выходной координаты системы показывает, что характеристическое уравне­ ние замкнутой системы стабилизации скорости двигателя имёет вид 1+ U7p(i;)=0. (15) Д ля исследования устойчивости удобнее всего использовать лога­ рифмические частотные характеристики разомкнутой системы. Со­ гласно уравнению (15) передаточная функция разомкнутой систе­ мы равна IFp(s). Передаточная функция разомкнутой нескорректи­ рованной системы имеет вид 17^(5)=/Со11^1(5)11^з (5)1Г4(5)1Г5(5). (16) Подставив (7), (8), (9) и (10) в (16), получим: . (s) = ---- , (72s2 + 2 S 7 s + l ) ( r i s - t - 1) где К^КоКхКъ. По этой передаточной функции можно построить логарифмиче­ ские характеристики разомкнутой стистемы и синтезировать кор­ ректирующий четырехполюсник. В качестве примера на рис. 3 построены логарифмические ха­ рактеристики Вн(о)) и фн((о) разомкнутой нескорректированной си­ стемы стабилизации скорости гистерезисного двигателя для значе­ ния стабилизируемой скорости 10 000 об/ж//я. Параметры этой си­ стемы следующие: / ( = 200; — 2000 ~ ТбОО ^ ^ 3 2 ? = 0 ,0 1 ; Ti — с е к . 12
  • 13. Как видно из рисунка, .неокорректированная система неустойчива. Построенные на этом же рисунке логарифмические характеристики /•ск(со) и фск(о)) скорректированной системы показывают, что си­ стема может быть застабилизирована при помощи введения после­ довательного интегро-дифференцирующего четырехполюсника с передаточной функцией ^ r , s + 1)(7-з5+1) ’ 1 1 где Кг = 0,25; = 0,4 сек; = “ сек; = — сек; Т г= — сек. При этом в системе обеспечивается запас устойчивости по фазе 55°. Рис. 3. Характеристики нескорректированной и скорректированной системы Экспериментальные исследования скорректированной системы показывают, что замкнутая система устойчива и двигатель впадает в 'синхрониз]^ в замкнутой системе. При этом время разгона двига­ теля не превышает 10 сек. После разгона амплитуда качаний ро­ тора двигателя в замкнутой системе не превосходит 20 угловых секунд. 13
  • 14. Качество системы стабилизации скорости двигателя может быть охарактеризовано логарифмическими частотными характеристика­ ми Ев(оо) и фв((о), снятыми экспериментально по входу возмуще­ ния —^ ^ (р и с . 4). Эти характеристики показывают, что возмуще- Ад Рис 4 Экспериментальные характеристики гие, приложенное к входу двигателя и пересчитанное в геометри­ ческие градусы, в замкнутой системе по сравнению с разомкнутой подавляются на 50 дб. СИСТЕМА ФАЗИРОВАНИЯ СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Метод фазирования При вхождении двигателя в синхронный режим угловое поло­ жение вала оказывается произвольным. Д ля согласованной работы необходима аппаратура, обеспечивающая и поддерживающ ая за ­ данную разность фаз между импульсами датчика углового положе­ ния вала и опорными импульсами в течение всего времени работы. Б рассматриваемом случае заданная разность фаз равна нулю. Метод фазирования выбирается в зависимости от количества информации, поступающей к системе фазирования, и требуемых точности и быстродействия системы. Необходимо такж е учитывать 14
  • 15. характер работы системы (разовый, периодический или непрерыв­ ный), удобство сопряжения с аппаратурой стабилизации скорости двигателя, совместно с которой обычно работает система фазиро­ вания, и другие требования. Если опорные импульсы фазирования поступают непрерывно, то в процессе фазирования сначала опреде­ ляется знак рассогласования, а затем производится поворот фазы последовательности импульсов, поступающих от кварцевого гене­ ратора. Фазирование оканчивается в момент достижения согласо­ ванного положения. При этом вырабатывается сигнал совпадения импульсов датчика углового положения вала с опорными импуль­ сами и фазирование заканчивается. Наличие в системе фазирования электромеханических узлов ограничивает скорость фазир.ования, поэтому быстродействующие системы строятся на чисто электронных элементах. При этом мето­ ды дискретного фазирования обеспечивают высокие качественные показатели системы. В рассматриваемом случае: 1) к точности и быстродействию фазирования предъявляются высокие требования; 2 ) количество информации, поступающей к системе, не ограничено; 3) характер работы системы непрерывный (автоматический); 4) система ф ази­ рования долж на работать совместно с системой стабилизации ско­ рости с фазовым управлением, на вход которой подается последо­ вательность импульсов от задающ его генератора с кварцевой ста­ билизацией частоты. Наиболее полно указанным требованиям удовлетворяет метод дискретного изменения фазы, заключающийся в добавлении или удалении импульсов из последовательности импульсов на входе си­ стемы стабилизации скорости [10, И]. Если напряжение питания двигателя с частотой / формируется из последовательности им- 11ульсов с более высокой частотой /кг, то удаление импульсов из по­ следовательности или добавления к ней импульсов изменяет фазу напряжения питания двигателя в том или в другом направлении на /Уфд= -Д — 360 электрических градусов. Ф аза изменяется дискрет- Jк г но, причем точность определяется интервалом дискретности, а быс­ тродействие— частотой добавления или удаления. Отставание ф азы вала электродвигателя компенсируется добавлением, а опере­ жение — удалением импульсов. Функционально система должна содержать: 1) логическое уст­ ройство, автоматически фиксирующее моменты начала и окончания фазирования; 2 ) устройство, определяющее знак рассохласовакия и, следовательно," направление, в котором необходимо изменять ф азу; 3) устройство изменения фазы, осуществляющее добавление или удаление импульсов. Система построена без применения электромеханических узлов. *С целью повышения устойчивости и надежности системы принят ключевой режим работы ее элементов. 15
  • 16. Блок-схема автоматической быстродействующей системы ф ази­ рования дискретного типа изображена на рис. 1 Н а рис. 5 приводятся временные диаграммы, поясняющие прин­ цип действия системы, для трех случаев работы: 1) собственные импульсы опережаю т принятые; 2 ) собствевные и принятые импульсы совпадают; 3) собственные импульсы отстают от принятых. Система фазирования содержит устройство начала и окончания фазирования, устройство определения направления изменения фазы и устройство изменения фазы. В систему такж е входят усилители ^3 и У4, формирующие собственные и принятые импульсы, и дели­ тель частоты ДЧ-Пз с коэффициентом деления «з, с которого сни­ маются фазирующие импульсы с частотой, обеспечивающей тре­ буемую скорость фазирования. Автоматическое устройство начала и окончания фазирования состоит из ключа К, управляемого триггером Т, и схемы И. Устрой­ ство работает следующим образом Если собственный и принятый импульсы не совпадают, схема И не вырабатывает импульс, запи­ рающий ключ К. Фазирующие импульсы- перебрасывают триггер, и ключ К открывается. Импульсы, начиная со второго, проходят через ключ, осуществляя фазирование. При совпадении собствен­ ного и принятого импульсов схема И вырабатывает импульс, запи­ рающий ключ. Очередной фазирующий импульс ^перебрасывает триггер 7 в положение, соответствующее открытрму состоянию ключа, однако сам через него не проходит, так как постоянная вре­ мени коммутации ключа выбирается во много раз большей дли­ тельности импульса. Очередной импульс от схемы И, имеющий час­ тоту следования, во много раз большую, чем фазируюшие импуль­ сы, перебрасывает триггер в обратное состояние и к моменту при­ хода следующего фазирующего импульса ключ оказывается закры ­ тым. Таким образом, при совпадении собственных импульсов с при­ нятыми ф азирурщ ие импульсы через ключ не проходят. Они мог>т пройти через него лишь в том случае, если вследствие каких-либо причин произойдет расфазирование системы и импульсы ка выходе И прекратятся Устройство определения направления изменения фазы состоит из ключей К и К2, управляемых жду'щими мультивибраторами AlBx и М В 2, и ключей Кз и Ki, управляемых триггером Т. Во время формирования импульсов мультивибраторов ключи/Се и К2 находятся в открытом состоянии В зависимости от положения триггера Тх открыт один из ключей Кз или Ка Каждый из импуль­ сов, собственный и принятый, подается на вход одного из мульти­ вибраторов и на вход ключа, управляемого другим мультивибрато­ ром. Если собственный импульс опережает но фазе принятый, то принятый импульс через ключ Кх проходит на вход а триггера Гь Если собственный импульс отстает по фазе от принятого, то на Принцип действия системы 16
  • 17. И Ф £ ИФЦ и _ м в 7 м в Г Ki _ ^2 - к _ А'з _ ГС,32^ Л _ Выгод 3 3 3 [ ~ vzzzm T iz z z s m im 3 ГБ I— I ГБ j A I j A ± A A I ! -1 . 1 _ L _ 1 . I I I I ! .1 I I I I I I I I i — L -. I I . I 1...... 1 _ 3 .. I I I I I I I I I I Рис 5 Временные диаграммы системы фазирования
  • 18. вход б триггера через ключ Кг проходит собственный импульс. В первом сл!учае отпирается ключ и через него фазирующие им­ пульсы поступают 1на устройство удаления импульсов Во втором случае отпирается Кг. и через него фазирующие импульсы посту­ пают на устройство добавления импульсов. Таким образом, в пер­ вом случае ф аза изменяется в сторону отставания, во втором — Б сторону опережения. Устройство изменения фазы содержит канал удаления импуль­ сов, состоящий из элементов задерж ки З ь генератора бланка ГБ и схемы НЕТ, и канал добавления импульсов, состоящий из элемента ^шдержки З 2 и схемы ИЛИ. В случае работы первого канала фазирующий импульс задер­ живается на величину гг?— -Задерж анный импульс запускает гене- ратор, вырабатывающ ий рмпульс (бланк )длительностью — , ко- /к Г торый поступает на вход схемы НЕТ, осуществляя удаление им­ пульсов, В случае работы второго канала фазирующ ий импульс такж е задерж ивается на величинук-т—^ис помощью схемы И Л И добав- ■^/к г ляется к последовательности импульсов с частотой /ы . Основные параметры системы Качество системы фазирования характеризуется главным обра­ зом точностью и быстродействием фазирования. Параметром системы дискретного типа, определяющим ощибку установки фазы б, является величина щ ага фазирования Дф. Вели­ чины б и Дф измеряются в единицах угла поворота оси двигателя п связаны между собой соотнощением 8 < 0 , 5 Дер. ( 1 7 ) Если обозначить интервал дискретности изменения фазы напряж е­ ния питания двигателя через Дфд, то Д , = < , ( 1 8 ) 1де р — число пар полюсов двигателя, “Обозначив частоты кварцевого генератора и напряжения питания ^щигателя я f соответственно, а величину изменения фазы на­ пряжения кварцевого генератора Дфкг, получим Дсрд = Асрк г - 7^ . (19) •'КГ
  • 19. П реобразуя (19) с учетом (17) и (18), найдем минимально не­ обходимую Частоту кварцевого генератора, обеспечивающую тре­ буемый шаг фазирования; ^ г / 2 Ьр • В случае дискретного изменения фазы путем добавления или удаления импульсов Афкг = 2 л, поэтому f - J i L/ к г — ьр При выборе частоты кварцевого генератора следует такж е учи­ тывать соотношения, рассмотренные при выборе рабочих частот системы стабилизации скорости. Время переходных процессов электронных элементов системы рассматриваемого типа во много раз меньше длительности пере­ ходных процессов в самом двигателе. Поэтому частота ф азирова­ ния /ф — параметр, определяющий быстродействие, выбирается, исходя из возможностей двигателя. Исследования показали, что Для рассматриваемой системы наибольщая частота фазирования составляет 15—20 гц Если величина начального рассогласования составляет а, то время фазирования при наибольщем начальном рассогласовании атах = я максималь­ ное время фазирования К числу параметров системы следует отнести такж е зону нечув­ ствительности, под которой понимается двойная величина макси­ мального рассогласования по фазе, воспринимаемая скстемой как согласованное положение Зона нечувствительности тесно связана с величиной Дф. Ощибка не должна превыщать ± 0,5 Дф. Поэтому длительности собственного Тс и принятого Тц импульсов должны быть равны между собой и составлять Тс = Тп=0,5 Дт, где Дт — промежуток времени, в течение которого ось двигателя поворачивается на угол Дф, при этом предполагается, что на выходе схемы И возможны и допустимы импульсы, имеющие бесконечно малую длительность. 19
  • 20. в реальной схеме всегда должно выполняться условие Тс = Тп>0,5 Дт или Тс= Тп= 0,5т + Дть Величина Дт1 учитывает нормальную работу схемы Я, возможность запуска подключенных к ней спусковых схем и обычно имеет поря­ док единиц микросекунд. При фазировании указанным методом Тк.т Зона нечувствительности численно равна двойной максимально возможной ошибке при фазировании и является для данной систе­ мы величиной постоянной. Заметим, что зона нечувствительности зависит такж е от времени коммутации ключей в схеме определения направления фазирования. Если время коммутации превосходит 0,6 Дт, увеличивается ширина зоны и искажается характер про­ цесса фазирования. Таким образом, ключевые схемы должны быть рассчитаны так, чтобы время их коммутации не превосходило 0,5 Дт. ОПИСАНИЕ АППАРАТУРЫ СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ И ФАЗИРОВАНИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Технические данные Теоретические и экспериментальные исследования в области построения систем стабилизации скорости с фазовым регулирова­ нием и систем дискретного фазирования синхронных двигателей легли в основу при практической реализации систем. Разработка к изготовление нескольких вариантов аппаратуры стабилизации скорости и фазирования показали возможность их использования в высокоточных электроприводах, потребность в которых возра­ стает с развитием приборостроительной промышленности, особенно точного приборостроения. В настоящей главе рассматривается устройство стабилизации скорости и фазирования гистерезисного двигателя, которое может быть использовано в прецизионном электроприводе оптической строчной развертки фототелеграфного аппарата. Получение качественной развертки предъявляет высокие требо­ вания к точности стабилизации скорости и фазирования и к их быстродействию. Рассматриваемре устройство разработано, исходя КЗ условий получения угла каНаний оси, не превышающих 20 угло­ вых секунд, погрешности фазирования не больше 0,75° и времени фазирования из положения максимального первоначального рас­ согласования 5 сек. В процессе работы фазирование осущ ествляет­ ся автоматически и непрерывно по мере возникновения рассогласо­ 20
  • 21. вания. Динамические качества системы стабилизации скорости обеспечивают получение указанных показателей при вращении ро­ тора двигателя со скоростью 10 ООО об1мин, при частоте напряж е­ ния питания двигателя 500 гц Остальные параметры имеют сле­ дующие значения: /7= 3, /кг= 120 кгц, /Zi = 3, /72= 40, /гз= 64, /77^240, число прорезей на диске для фазирования равно 6. Электрическая схема основных узлов устройства стабилизации скорости Функциональные элементы, составляющие систему стабилиза­ ции скорости, представлены на рис. 1. Некоторые из них выпол­ нены по общеизвестным схемам и поэтому в настоящем разделе не рассматриваются. Кварцевый генератор является самостоятель­ ным прибором. Предполагается, что с помощью преобразователя П синусоидальное напряжение генерА ора преобразуется в последо­ вательность коротких импульсов. Логическая схема НЕТ предсхав- ляет собой последовательно включенный транзистор, запираемый па время действия импульса бланка ГБ, схема И Л И — дополни­ тельный счетный вход ДЧ-Пх. В качестве выходных устройств дели- лелей частоты используются блокинг-генераторы, обеспечивающие импульсы малой длительности порядка 2—3 мксек и достаточной мощности. Усилители фотоимпульсов У, У2 и ^3 выполнены по оди­ наковой схеме. К числу элементов, специально разработанных для системы, относятся фазовый дискриминатор, фазовращ атель и узел двигателя. Принципиальная схема узла одного из двух однотипных ф азо­ вых дискриминаторов системы изображена на рис. 6. П реобразова­ ние величины фазового сдвига в прямоугольное напряжение с пе­ ременной скважностью осуществляется с помощью триггера (Г4 и Гб) с двумя раздельными входами, на которые поступают запус­ кающие импульсы от блокинг-генератора (Гз) и блокинг-генера- тора делителя частоты ДЧ-Пх. Н апряжение триггера после усиления по мощности (усилители Гб— Гд) поступает на схему, представляющ ую собой два однополу- цериодных выпрямителя, включенных встречно. Обе пары выпря­ мителей двух фазовых дискриминаторов включены последователь­ но, в результате чего в смесителе полезные сигналы складываются, а напряжения, вызванные эксцентриситетом диска датчика обрат­ ной связи, взаимно компенсируются. Фазовый дискриминатор содержит фильтры RC нижних частот для подавления высокочастотных составляющих. Н а схеме указан такж е триггер Ш мидта {Тх и Гг), являющийся выходным устройством усилителя фотоимпульсое. Сигнал после смесителя, пропорциональный фазе ротора двигателя, корректи­ руется с помощью четырехполюсника типа RC и проходит через усилитель постоянного тока (Ti— Г 3 ) на вход фазовращ ателя, принципиальная схема которого изображена на рис. 7. Усилитель 21
  • 22. огрЛЦ-п^ 0 0 КФ З Рис. 6 Узел фазового дискриминатора
  • 23. отДЧ-Пр, 0 0 - 5 О § 0 * 2 7 5 20*30$ 1 20*30$ nU -42f ^37 -156 '^5ё0 р от СРД корпус Рис 7 Узел фазовращ ателя
  • 24. шмеет входное сопротивление около 2 Мом и выходное — несколько сотен ом. Н а второй вход фазовращ ателя поступают запускающие им­ пульсы с частотой 1000 гц от делителя частоты ДЧ-П2. Ф азовращ атель (транзисторы Г4— Т^) представляет собой А т- ройство переменной задерж ки и состоит из следующих функцио­ нальных частей; расщирителя импульсов — триггера (транзистору. Т4, Гб), генератора пилообразного напряжения (транзистор Гу) и диодно-регенеративного компаратора (диоды Дз, Да и транзи­ стор Гз). ’ Схема работает следующим образом. Запускающий импульс устанавливает триггер в положение, при котором транзистор гене­ ратора пилы запирается. Эмиттерный повторитель (транзистор Те) является согласующим каскадом. Напряжение на коллекторе тратг- зистора Гу при отсутствии коррекции нарастало бы по абсолютной величине по экспоненциальному закону. В результате действия корректирующей цепи (резистор R 23) равенство этого напряжения управляющ ему наступает раньше, как это было бы в случае ли­ нейно возрастающего напряжения с угловым коэффициентом I 5-е- = J _ ’ гдет — постоянная времени заряда конденсатора Су. dt о "С Компаратор запускает блокинг-генератор. Задержанный импульс устанавливает триггер в противоположное состояние, транзистоо генератора пилы отпирается, после чего следует быстрый разряд конденсатора Су через транзистор. С приходом следующего запус­ кающего импульса цикл повторяется, но за это время изменяется управляющее напряжение и, следовательно, йзменяется величина задерж ки. Таким образом осуществляется фазовая модуляция. Задерж анные импульсы имеют частоту следования 1000 гц. Д ля получения промодулированного по фазе прямоугольного напряж е­ ния с частотой 500 гц сложит делитель частоты на два (транзи­ сторы Гд, Гю). ^ . Прямоугольное напряжение триггера подается на усилитель мощности (транзисторы Т— Г12) узлр двигателя, принципиальная схема которого изображена на рис. 8. Оконечный двухтактный каскад выполнен на транзисторах типа П210А и работает в ключе­ вом режиме. Первичные обмотки выходного трансформатора вклю ­ чены в эмиттерные цепи, чем обеспечивается возможность установ­ ки всех транзисторов на общем радиаторе. Предварительные кас­ кады представля]^т собой эмиттерные повторители и служат для сохласования сопротивлений. Обмотки двигателя включены по ти­ повой схеме. Сдвиг фазы на 90° осуществляется с помощью конден­ сатора Сз. К электрической части оптико-механического блока, включаю­ щего датчик обратной' СВЯЗИ, относятся три осветителя {Лу—Д з), питаемых постоянным напряжением, и три фотодиода типа ФД-1 ( Ф Д 1— Ф Д з ) . 24
  • 25. -щ, -»5/ kop'>V‘^ Рис 8 Узел двигателя
  • 26. Усилители фотоимпульсов в системах стабилизаций скорости и «фазирования однотипны. Транзисторы Гщ— Гщ усилителя включены по схеме с общим коллектором. В эмиттерные цепи включены пер­ вичные обмотки повышающих трансформаторов (Гр4— Тре). В уси­ лителе подобного типа обеспечивается хорошее согласование вход­ ных и выходных сопротивлений, большая температурная стабиль­ ность и допустимо применение трансформаторов с малой индуктив­ ностью. Выходной сигнал предварительного усилителя представ­ ляет собой последовательность импульсов, имеющих форму, близ­ кую к трапецеидальной. С помощью преобразования в триггере Ш мидта форма импульсов становится прямоугольной. П оложи­ тельными фронтами импульсов триггеров Ш мидта производится запуск блокинг-генераторов фазовых дискриминаторов . Электрическая схема узла фазирования И зображ енная на рис. 9 электрическая схема узла фазирования вклю чает в себя все элементы, кроме элементов НВГ и ИЛИ, вхо­ дящ их в стрему устройства стабилизации скорости, а тйкже элемен­ тов ДЧ-Яз, Уз и У4. Размещ ение элементов НЕТ и И Л И в аппара­ туре стабилизации скорости объясняется относительно высокой частотой следования входных импульсов (120 кгц). Входящий в состав системы усилитель Уз выполняет роль фор­ мирователя собственных импульсов, которые поступают от датчика, работающ его от отдельного ряда прорезей на диске, предназначен­ ного для фазирования. Устройство ничем не отличается от форми­ рователей, используемых в системе стабилизации скорости. Предполагается, что принятые импульсы поступают в сформи­ рованном виде непосредственно на блокинг-генератор (7’ц)- Делитель частоты Д Ч -щ имеет коэффициент деления 64 и обес­ печивает на выходе импульсы фазирования с частотой следования 15,6 гц, положительной полярности, длительностью 3—4 мксек и с амплитудой около 10 в. Делитель состоит из низкочастотных триггерных ячеек, работающ их в насыщенном режиме. Блокинг-генераторы (Гю и Гц) выполняют несколько функций. 'От нагрузочных обмоток 5— 6 трансформаторов Тр1 и Тр2 ка входы схемы И (Д ь ДТ) и к пусковым цепям мультивибраторов (Гб, Г7 и Гз, Гд) поступают импульсы положительной полярности .длительностью ^ мксек, с амплитудой 7 в. Нагрузочные обмотки 7— 8 этих ж е трансформаторов входят в состав диодно-трансфор­ маторных ключей {Тр1, Д |4 и Тр2, Дю ), управляемых мультиви­ браторами. В ждущем режиме мультивибраторов диоды заперты напряж е­ нием 12 в. Цри формировании импульсов мультивибраторов диоды (Оказываются запертыми весьма малым напряжением, поэтому н а­ пряжение импульса блокинг-генератора, если он вырабатывается после запуска мультивибратора, оказывается приложенным к пер­ вичной ' обмотке трансформатора ТрЗ или Тр4 с коэффициентом •26
  • 27. трансформации, равным единице. Со вторичных обмоток этих трансформаторов импульсы, прошедшие через тот или другой ключ, поступают на раздельные пусковые цепи триггера (Г4, Г5). Постоянная времени коммутации диодно-трансформаторных ключей может быть выбрана достаточно малой, порядка единиц микросекунд, что'необходимо для уменьшения зоны нечувствитель­ ности лри фазировании. Рис 9 Узел фазирования В ключах (диоды Д 5, Де, Да), управляемых триггерами (Гг, Г3 н Г4, Гб), допустимы значительно большие постоянные времени коммутации порядка единиц миллисекунд, поэтому ключи выпол­ нены по схеме с использованием резисторов и конденсаторов. Таким образом, ключи (Д и, Д15), ждущие мультивибраторы (Гб, Tj и Гз, Гб), триггер ( Г 4 , Гб) и ключи (Де, Дз) составляют уст­ ройство сшределения направления изменения фазы. 27
  • 28. с высокой точностью, порядка нескольких угловых секунд. Диск устанавливается на вал по возможности с наименьшим эксцентри­ ситетом. Ввиду больших скоростей вращения оптических устройств вращ аю щ аяся система долж на быть тщательно отбалансирована. По этой ж е причине оптико-механический узел должен быть разм е­ щен внутри предохранительного кожуха достаточной прочности. Стальной кожух одновременно выполняет роль магнитного •экрана от полей, создаваемых двигателем.
  • 29. Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Т а н с к и й Е. А. Прецизионные системы стабилизации мгновенной скорости двигателей. Тезисы докладов к 18-й научно-технической конференции. ЛИ ТМ О , 1967. 2. Л а з а р е в В. И , П а р х о м е н к о В. И. М агнитная запись телевизионных изображений. М.— Л ,, Госэнергоиздат, 1963. 3. С. R. D e i b e r t e , F. Т. T u r n e r , R. Н. S n i d e r . А h ig h -s p e e d direct— scaning facsim ile system , T ransactions of A IEE, 115— 121, 1, 1952. 4. Н о в и к о в В. Г., Д ь я к о в Н, Д ., В е н а т о в с к и й И. В. Схемы управле­ ния высокочастотными кинокамерами. Тезисы докладов к 18-й научно-техни­ ческой конференции. ЛИ ТМ О , 1967. 5. К э б е л л Л. Стабилизация барабана головок при записи цветного сигнала, W escon C onvention Rpcord, 29—37, ч. 7, 1958. 6. Д р о з д о в В. Н. Динамические характеристики ф азовращ ателей. Тезисы до­ кладов к 18-й научно-технической конефренции. ЛИДМ О, 1967. 7. Д р о з д о в В. Н. Работа ключевого фазового дискриминатора при прямо­ угольных напряж ениях. «Известия вузов». Р азд ел «Прибооостроение», т. 8, 1965, № 1. 8. Д р о з д о в В. Н. Динамические свойства гистерезисного двигателя при ф а­ зовом управлении. «И звестия вузов». Р азд ел «Приборостроение», т. 9, 1966, № 4. 9. Д р о з д о в В. Н. Динамические характеристики фазовращ ателей для систем автоматического регулирования. «Известия вузов». Р аздел «Приборострое­ ние», т. II, 1968, № 8. 10. С м и р н о в Г. В. Система фазирования прецизионного электропривода. Те­ зисы докладов к 18-й научно-технической конференции. ЛИПМ О, 1967. 11. С м и р н о в Г. В. Система фазирования прецизионного электропривода. «И з­ вестия вузов». Раздел «Приборостроение», т. 11, 1968, № 6. 12. Н о в и к о в В. Г. М етодика испытания прецизионного электропривода. Те­ зисы докладов к 18-й научно-технической конференции. ЛИТМ О, 1967. 13. Д р о 3 д о в В. Н., Н о в и к о в В. Г., С м и р н о в Г. В., Т а н с к и й Е. А. Электропривод фототелеграфного аппарата. Авторское свидетельство № 252447. «Бюллетень изобретений СССР», 1969, jVb 29.
  • 30. О Г Л А В Л Е Н И Е в в е д е н и е ....................................................................................................................................... 3 Система стабилизации скорости синхронного электродвигателя М етоды стабилизации мгновенной скорости д в и г а т е л я > . 4 Принцип действия с и с т е м ы ............................................................................................ 6 Рабочие частоты с и с т е м ы ................................................................................................. 8 Динамические х а р а к т е р и с т и к и ..................................................................................... 10 Система фазирования синхронного электродвигателя М етод ф а з и р о в а н и я ............................................................................................................ 14 Принцип действия с и с т е м ы . . 16 Основные параметры с и с т е м ы ...................................................................................... 18 Описание аппаратуры стабилизации скорости и фазирования синхронного двигателя Технические данные " ...................................................................................................... 20 Электрическая схема основных узлов устройства стабилизации скорости 21 Электрическая схема узла ф а з и р о в а н и я ............................................................... 26 Результаты экспериментального и с сл е д о в а н и я .................................................... 28 Рекомендации по к о н с тр у и р о в а н и ю ........................................................................... 29 Л и т е р а т у р а ............................................................................................................................. 31 Е. А. ТАНСКИЙ, В. Н. Д Р О З Д О В , В. Г. НОВИКОВ, Г. В . СМИРНОВ, В. г . СЕМЕНОВ СИСТЕМ А С Т А БИ Л И ЗА Ц И И .СКО РО СТИ С Ф А ЗО ВЫ М У П РА В Л Е Н И Е М И СИСТЕМ А Ф А ЗИ РО В А Н И Я П Р Е Ц И ЗИ О Н Н О Г О Э Л Е К Т РО П Р И В О Д А Редактор С. И. К у л и к о в И зд. редайтор В. В. Г а л а н и н а Техн. редактор Т. А. И о н о в а Ленинградский Д ом научно-технической пропаганды (Л Д Н Т П ), Невский пр., 58 С дано, в набор 15/11-71 г. П одписано к печати 11/III-71 г. Тираж 3830 Уч.-изд. л. 1,7 Печ. л. 2 Ц ена 17 коп. Изд. № 73 М-23302 Типография Л Д Н Т П Зак. № 247
  • 31. Ц е н а 17 k o i k