Бесконтактный регулируемый электропривод

 

БЕСКОНТАКТНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛ ЕКТРОПРИВОД, содержащий двухфазный синхронный электродвигатель, тахогенератор, выполненный в виде двухфазного синхронного генератора, и датчик положения ротора в виде вращающегося трансформатора, имеющие соответственно синусные и косинусные якорные обмотки, первый и второй фазочувствительные выпрямители , первый и второй суммирующие усилители и источник входного сигнала, выходом подсоединенный к первичной обмотке вращающегося трансформатора, синусная и косинусная обмотки которого соответственно через первый и второй фазочувствительные выпрямители, первый и второй суммирующие усилители связаны с синусной и косинусной, якорными обмотками двухфазного синхронного электродвигателя, ротор которого механически связан с роторами датчика положения ротора и двухфазного синхронного генератора , отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при одновременном упрощении , введены первое и второе апериодические звенья, входы которых соответственно подсоединены к синусной и косинусной якорным обмоткам двухфазного синхронного генератора, а выходы - к входам пер (Л вого и второго суммирующих усилителей.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

5(5д Н 02 P 5/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ т

=ч ю»

К А ВТОРСК(}МЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3433399/24-07 (22) 05.05.82 (46) 23.02;84. Бюл. № 7 (72) А. Г. Микеров (53) 621.316.718.5.076.7-83 (088.8) (56) 1. Азов А. К. и др. Электронные устройства следящих систем. Л., «Судостроение», 1978.

2. Авторское свидетельство СССР № 253226, кл. Н 02 P 5/34, 1967. (54) (57) БЕСКОНТАКТНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий двухфазный синхронный электродвигатель, тахогенератор, выполненный в виде двухфазного синхронного генератора, и датчик положения ротора в виде вращающегося трансформатора, имеющие соответственно синусные и косинусные якорные обмотки, первый и второй фазочувствительные выпря„„SU„„1075344 А мители, первый и второй суммирующие усилители и источник входного сигнала, выходом подсоединенный к первичной обмотке вращающегося трансформатора, синусная и косинусная обмотки которого соответственно через первый и второй фазочувствительные выпрямители, первый и второй суммирующие усилители связаны с синусной и косинусной якорными обмотками двухфазного синхронного электродвигателя, ротор которого механически связан с роторами датчика положения ротора и двухфазного синхронного генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при одновременном упрощении, введены первое и второе апериодические звенья, входы которых соответственно подсоединены к синусной и косинусной якорным обмоткам двухфазного синхронного генератора, а выходы — к входам первого и второго суммирующих усилителей.

1075344

Изобретение относится к электрогехнике,. в частности к электроприводу с плавным регулированием частоты вращения, и преимущественно может найти применение в следящих системах, содержащих вентильные электродвигатели.

Известен регулируемый электропривод, содержащий двухфазный синхронный электродвигатель и датчик положения ротора в виде вращающегося трансформатора, имеющие соответственно синусные и косинусные

10 полненный в виде двухфазного синхронного генератора, и датчик положения ротора в виде вращающегося трансформатора, имеющие соответственно синусные и косинусные якорные обмотки, первый и второй фазочувствительные выпрямители, первый и второй суммирующие усилители и источник входного сигнала, выходом подсоединенный к первичной обмотке вращающегося трансформатора, синусная и косинусная обмотки которого соответственно через первый и второй фазочувствительные выпрямители, первый и второй суммирующие усилители связаны с синусной и косинусной якорными обмотками двухфазного синхронного электродвигателя, ротор которого механически связан с роторами датчика положения ротора и двухфазного синхронного генератора, причем устройство содержит также третий и четвертый фазочувствительные выпрямители, первый, второй и третий модуляторы, входы третьего и четвертого фазочувствительных выпрямителей соединены соответственно с синусной и косинусной обмотками вращающегося трансформатора, а их выхо40

50 якорные обмотки, тахогенератор, выполненный в виде коллекторного генератора постоянного тока, первый и второй фазочувствительные выпрямители, первый и второй усилители и источник входного сигнала, вы- 1 ходом подсоединенный к первичной обмотке вращающегося трансформатора, синусная и косинусная обмотки которого соответственно через первый и второй чувствительные выпрямители, первый и второй усилители связаны с синусной и косинусной якорными обмотками двухфазного синхронного электродвигателя, ротор которого механически связан с роторами датчика положения ротора и коллекторного генератора постоянного тока, выход которого подключен к регулирующему входу источника входного сигнала (1).

Недостатками данного устройства являются низкая надежность и малый срок службы, обусловленные наличием коллекторнощеточного узла коллекторного генератора 30 постоянного тока.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и решаемой задаче является бесконтактный регулируемый электропривод, содержащий двухфазный синхронный электродвигатель, тахогенератор, выды — с первым и вторым входами первого модулятора, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам соответственно первого и второго фазочувствительных выпрямителей, а синусная и косинусная обмотки двухфазного синхронного генератора соответственно через второй и третий модуляторы соединены с управляющими входами третьего и четвертого фазочувствительных выпрямителей (2).

Недостатком известного устройства является его сложность и, как следствие, низкая надежность.

Целью изобретения является повышение надежности при одновременном упрощении устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в бесконтактный регулируемый электропривод, содержащий двухфазный синхронный электродвигатель, та хогенератор, вы пол ненный в виде двухфазного синхронного генератора, и датчик положения ротора в виде вращающегося трансформатора, имеющие соответственно синусные и косинусные якорные обмотки, первый и второй фазочувствительные выпрямители, первый и второй суммирующие усилители и источник входного сигнала, выходом подсоединенный к первичной обмотке вращающегося трансформатора, синусная и косинусная обмотки которого соответственно через первый и второй фазочувствительные выпрямители, первый и второй суммирующие усилители связаны с синусной и косинусной якорными обмотками двухфазного синхронного электродвигателя, ротор которого механически связан с роторами датчика положения ротора и двухфазного синхронного генератора, введены первое и второе апериодические звенья, входы которых соответственно подсоединены к синусной и косинусной якорным обмоткам двухфазного синхронного генератора, а выходы — к входам первого и второго суммиру ю щи х у сил и тел ей.

На чертеже представлена функциональная схема бесконта ктного регулируемого электропривода.

Бесконтактный регулируемый электропривод содержит двухфазный синхронный электродвигатель 1, тахогенератор 2, выполненный в виде двухфазного синхронного генератора, и датчик 3 положения ротора в виде вращающегося трансформатора, имеющие соответственно синусные 4 — 6 и косинусные 7 — 9 якорные обмотки, первый 10 и второй 11 фазочувствительные выпрямители, первый 12 и второй 13 суммирующие усилители и источник 14 входного сигнала, выходом подсоединенный к первичной обмотке 15 вращающегося трансформатора 3. Синусная 6 и косинусная 9 обмотки последнего соответственно через первый 10 и второй 11 фазочувствительные выпрямители, первый

12 и второй 13 суммирующие усилители свя5344

107 заны с синусной 4 и косинусной 7 якорными обмотками двухфазного синхронного электродвигателя, ротор 16 которого механически связан с ротором 17 датчика 3 положения ротора и ротором 18 двухфазного синхронного генератора 2. В устройство введены первое 19 и второе 20 апериодические звенья, входы которых соответственно подсоединены к синусной 5 и косинусной-8 якорным обмоткам двухфазного синхронного генератора 2, а выходы — к входам первого 12 и второго

13 суммирующих усилителей. Кроме того, в устройство могут быть включены фильтры 21 и 22, включенные перед входами суммирую, щих усилителей.

Бесконтактный регулируемый электропривод работает следующим образом.

При подаче напряжения Uz переменного тока от источника 14 входного сигнала на синусной 6 и косинусной 9 обмотках вращающегося трансформатора 3 образуются напряжения переменного тока, огибающие которых равны (б KaUqsim mg, (1)

Uq=КSuycos 11 P где К - коэффициент трансформации вращающего трансформатора 3; -угол поворота ротора 16 электродвигателя 1;

m-число пар полюсов электродвигателя и вращающегося трансформатора.

Пройдя через первый 10 и второй 11 фазочувствительные выпрямители и фильтры 21 и 22, эти напряжения преобразуются в напряжения Uti и (-122 где Ку-коэффициент усиления суммирующих усилителей

Для нормальной работы предлагаемого устройства выбирают передаточное отношение i механической связи между роторами электродвигателя 1 и двухфазного синхронного генератора 2

m,i .=тп (5)

При равенстве числа пар полюсов электродвигателя 1 и двухфазного синхронного

10 генератора 2 i = 1.

При выполнении (5) Pq = i г и W< ——

= iw, где w — угловая частота вращения ротора 16 электродвигателя 1, с учетом (4) получаем

15 (71г = 4 s in 7!l (; Uig= d cos rn г, (б) гДе 4 =Ку(К ()) КЬУу W(P)K1WJ.Я

20 В соответствии с принципом действия электродвигателя 1 эти напряжения образуют в его расточке статора вращающееся магнитное поле, которое создает вращающий момент двигателя, приводящий ротор 16 во вращение со скоростью, пропорциональ25 ной амплитуде напряжении U>t и Ui,q. Следовательно, W=K 6: — Кв КуГЖ(Р) Кд(у W„(P)K 1W), 30 где Кв 1-коэффициент, определяемый конструктивными параметрами электродвигателя l.

L1»= W„(P) 1(yUy sim m P

U» =W . (Ð) К u„cos г, (4 где Vv д„(р) — передаточная функция последовательно соединенных первого 10 (второго 11) фазочувствительного выпрямителя и фильтра 21 (22).

На суммирующих входах первого 12 и второго 13 суммирующих усилителей из этих напряжений вычитаются напряжения обратной связи U1g и (1го, сформированные двухфазным синхронным генератором 2 и первым 19 и вторым 20 апериодическими звеньями

Uig = (ос(Р) Кт14 т Sin m, P (3) (хо = ос (p) И т Ибт со 5 tn Р где Я ос(р) — передаточная функция апериодических звеньев;

К вЂ” коэффициент передачи двухфазного синхронного генератора 2;

9 уЫт — угол и угловая частота вращения ротора 18 синхронного генератора 2 соответственно;

1м -число его пар полюсов.

На выходах первого 12 и второго 13 суммирующих усилителей образуются сигналы (1 г = КуШи Uig) .4ь=КУИгЮго), ®

Разрешая последнее уравнение относительно w, получаем

Квоту Кд И л(р) у

1+, („) 1 (р)

У (10) 11 вяКу 1(т > ос(Р) 1)) 1

Тогда из (9) находим

Wn(P) N (P) где g 8 i)

К71

Для нормальной работы предла гаемого устройства. необходимо также выполнение условия ос(1) = Ч п(Р) (12)

55 с учетом которого (11) принимает вид

Vu = К U

В полосе рабочих частот выбираем коэф40 фициент усиления достаточно большим, чтобы выполнялось неравенство

1075344 ът = гпту (14) i z zo

Составитель А. Бабак

Редактор И. Шулла Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи, Заказ 237/46 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! l 3035, Москва, 7K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, предла;гаемое устройство поддерживает скорость реверсивного вентильного двигателя пропорциональной напряжению входного сигнала во всем диапазоне частот его изменения, ограниченном только неравенством (10), при выполнении условия (12). Условие (!2) должно выполняться- не на частоте изменения огибающей входного сигнала, а на гораздо большей частоте изменения напряжений U<г и Uiз

Если условие (12) на этой частоте не выполняется, то регулировочная характерис- тика вентильного двигателя нелинейна.

При наличии апериодических звеньев 19

5 и 20 в целях обратной связи с передаточными функциями (12) регулировочная характеристика электропривода в соответствии с (13) имеет вид прямой линии.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить надежность работы и значительно упростить бесконтактный регулируемый электропривод.