174355. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés aszinkron jellegű motor fordulatszámának elektrónikus szabályozására, előnyösen adathordozót mozgató motrornál való alkalmazásra

3

174355

4

lyásához szinkronizálni (pl. film és magnószalag együttfutása). Az ilyenkor szükséges fázisszabályozás miatt a szabályozó körbe integráló hatású elem is kerül, s az labilitást okozhat a szabályozó körben, s hasonló hatású lehet az adathordozó rugalmassága miatti késlekedés.

A fent jelzett körülmények között a mozgatásra a gyakorlatban szinte kivétel nélkül elektronikus komutálású egyenáramú motorokat használnak (a komutálást többnyire Hall - generátor végzi). Ezek alkalmazása azonban számos hátránnyal jár:

— a nagytömegű permanens mágnest tartalmazó forgórész miatt a tehetetlenségi nyomaték igen nagy és nincs mód a csökkentésére;

— egyszerű módon nem reverzálhatók;

— magas az áruk;

— külön komutáló eletronikát igényelnek;

— egy fordulaton belül sem egyenletes a nyomaték;

— Hall-generátoros kivitel esetén az üzemi hőmérsékleti tartomány felső határa aránylag alacsony.

Megvizsgáltuk azt a kérdést, nem lehetne-e inkább váltakozóáramú egyfázisú aszinkron, illetve hiszterézis-aszinkron motorokat alkalmazni a felsorolt alkalmazásokra, melyekről köztudomású, hogy élettartamuk hosszú, üzembiztosak, karbantartást gyakorlatilag nem igényelnek, s melyek az adott alkalmazási terület szempontjából még a következő előnyös tulajdonságokkal rendelkeznek:

— tehetetlenségi nyomatékük közepes értékű;

— egyszerűen «verzálhatok;

— lényegesen olcsóbbak;

— nem igényelnek külön komutáló elektronikát;

— egy fordulaton belül nyomatékük állandó;

— az üzemi hőmérsékleti tartomány felső határa jóval magasabb.

Lényeges hátrányuk azonban, hogy fordulatszámuk sem a hálózati frekvencia, sem a feszültség függvényében nem változtatható széles tartományban.

Találmányunk a következő felismerésen alapszik: minthogy e motoroknak ha a forfordulatszáma nem is, de a nyomatéka lineáris kapcsolatban van a hálózati feszültséggel, ezért ezeket a motorokat a szabályozó körben nyomaték-generátorként lehet felfogni. A nyomaték generálás miatt azonban - a szabályozástechnikai elmélet tanítása szerint — csakis úgy építhető fel stabil, gyors és ugyanakkor káros tranziensektől mentes zárthurkú szabályozó, ha a szabályozó körben nincsen további olyan elem, melynek hatása integráló jellegű. Két integráló elem egyidejű jelenléte a szabályozó körben — az általuk fokozott fázisforgatások, s az ezek következtében fellépő pozitív visszacsatolás miatt - ha egyértelmű instabilitást nem is, de mindenképpen tranziens lengésekre való hajlamot okoz. Az instabil hajlamú szabályozó körstabilizálására alkalmazhatók a szabályozástechnika ismert kompenzáló elemei is, azonban:

— a Pl (arányos integráló) elem alkalmazása a szabályozó kör működési sebességének csökkenésével jár együtt,

— a PID (arányos integráló, differenciáló), illetve PD (arányos differenciáló) elemek a szabályozó feszültségre szuperponálódott nagyfrekvenciás zavarok káros kiemelését okozzák.

A tachogenerátorok már említett hátrányos tulajdonsága, a túl alacsony jelfrekvencia miatt igen szigo- 2

rú követelményeket kell támasztani a frekvencia-diszkriminátorral szemben, figyelembe véve a mái leírt szabályozástechniaki problémákat, s azt, hogy a diszkriminátor karakterisztikájával szemben az is követelmény, hogy a szabályozási tartományban lineráis és mind 0, mind °° frekvenciák környezetében telítődő jellegű legyen. E követelményeknek számos ismert

— nem szelektív — frekvencia-diszkriminátor eleget tesz. Ilyen pl. az alul- vagy felüláteresztő szűrővel láncbakapcsolt egyenirányítóval kialakított, továbbá a számláló típusú diszkriminátor, mely utóbbi a bejövő jelből uniformis impulzussereget, majd annak átlagértékét képezi. Az ilyen és - a mi szempontunkból- hasonló jellegű megoldásoknál különböző egyedi hátrányok is fellépnek (amplitúdó-függőség) integráló hatás!

Kielégítő módon oldja meg a kitűzött feladatot egy másik ismert megoldás, mely D/A-konvértért, oszcillátort, számláncot és memóriát tartalmaz. A jeladó jeléből formált impulzusok kapuzzák az oszcillátor frekvenciáját számláló számláncot. Minden kapuzás előtt a számlánc tartalma átíródik egy memóriába, ahonnan a D/A-konverterbe kerül, amely végeredményben a bemenő jel frekvenciájával fordítottan arányos nagyságú egyenfeszültséget szolgáltat. E megoldás szolgáltatása kielégítő, hátránya egyrészt bonyolultságában, de főleg a szükséges pontosságot biztosító D/A-konverter magas árában van.

A találmány szerinti elrendezés a felsorolt követelményeket minden szempontból kielégíti és nem terhes az említett hátrányokkal, nehézségekkel, a teljes fordulat számszabályozó kör kialakítása igen gazdaságosan megoldható. Lényeges eleme olyan áramkör, melyet mérő és egyszeresen vagy többszörösen mintavevő/tartó diszkriminátomak nevezhetünk: az áramkör egy periodikus, de nem szükségszerűen konstans periódusidejű impulzussorozat mindenkori soronkövetkező két impulzusa között megméri a két impulzus közötti egyedi periódusidőből származtatott „pillanatnyi frekrencia” értékét, a mért értékből mintát - többszörös mintavétel esetén mintákat — vesz és a mintát — többszörös mintavétel esetén a minták integrálját — a következő ciklusban nyert újabb mérési éréték megjelenéséig - és csak addig — tárolja, továbbá a vett minták (mintaintegrálók) feldolgozásával minimális zavarokat tartalmazó PD, illetve PDn kompenzáltságú kimenőjelet állít elő.

Egyszeres mintavétel esetén az elrendezés a D/A-konvertert, oszcillátort, számlálót és memóriát tartalmazó ismert megoldás hatásával egyenértékű hatást biztosít, de egyszerűbb, megbízhatóbb és olcsóbb kialakításban; többszörös mintavétel esetén a fentemlített zavarmentes kompenzáló hatás folytán az ismert megoldásnál kedvezőbb eredményt ad, s ekkor is egyszerűbb felépítéssel.

A találmány lehetővé teszi az olcsó, nagy megbízhatóságú, de a feszültséggel nem arányos fordulatszámú, aszinkron jellegű villamos motorok gazdaságos felhasználását nagy dinamikus sebe s séget igénylő, széles fordulatszám-tartományú, vagy igen alacsony fordulatszámra kialakított szabályozó körökben, so szinkronfutást is biztosító szabályozó körökben.

Találmányunk tárgya kapcsolási elrendezés aszinkron jellegű motor fordulatszámának elektronikus sza bályozására, előnyösen adathordozót mozgató motor

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65