Моментный вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к моментным вентильным электродвигателям МВД с неограниченным углом поворота ротора . Целью изобретения является повышение КПД и стабильности электромагнитного момента. МВД содержит якорь 10 с установленной на нем трехфазной обмоткой 1 на статоре с фазами А, В, С и с явнополюсным ротороминдуктором 2, трехфазный датчик 3 положения, например сельсин, модулятор 4, три фазочувствительных выпрямителя 5, два функциональных преобразователя (ФП) 6 и 7, три блока 8 перемножения, три блока 9 суммирования с одним инвертирующим и двумя неинвертирующими входами каждый, три усилителя 10 тока и три датчика 11 тока. Ротор-индуктор 2 механически соединен с ротором сельсина, его вход соединен с выходом модулятора 4, а выходы соединены с входами фазочувствительных выпрямителей 5. Выходы фазочувствительных выпрямителей соединены с входами блоков 8 перемножения и блоков 9 суммирования. Выход ФП 6 соединен с входом модулятора 4, выход ФП-7 соединен свторыми входами блоков 8 перемножения, выходы к-рых соединены с неинвертирующими с входами блоков 9 суммирования каналов опережающих фаз и с инвертируюсл щими входами блоков 9 суммирования каналов отстающих по направлению обхода вдоль якоря фаз. Выходы блоков 9 суммирования соединены с входами усилителей 10 тока, их выходы соединены с фазами обмотки 1 якоря и с входами датчика 11 тока, выходы к-рых соединены с вторыми входами ю ел усилителей 10 тока. Фазочувствительньй выпрямитель, блок суммирования, блок перемножения, усилитель тока, 35 соединенные по входу-выходу после00 довательно, образуют канал усиления.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) П1) 4 Н 02 К 29/06

А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Zl

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3852591/24-07 (22) 11,02.85 (46) 07,12.86. Бюп. У 45 (72) А.Ю.Афанасьев, Е.И.Дорохов и Н.А.Иванов (53) 621 313,13.014,2:621.382 (088,8) (56) Столов Л.И, и др. Авиационные моментные двигатели. — M.. Машиностроение, 1979, с. 77-80.

Авторское свидетельство СССР

I! - 168019, кл, H 02 К 29/06, 1965. ю (54) МОМЕНТНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к моментным вентильным электродвигателям МВД с неограниченным углом поворота ротора. Целью изобретения является повышение КПД и стабильности электромагнитного момента. МВД содержит якорь 10 с установленной на нем трехфазной обмоткой 1 на статоре с фазами А, В, С и с явнополюсным ротороминдуктором 2, трехфазный датчик 3 положения, например сельсин, модулятор 4, три фазочувствительных выпрямителя 5, два функциональных преобразователя (ФП) 6 и 7, три блока 8 перемножения, три блока 9 суммирования с одним инвертирующим и двумя неинвертирующими входами каждый, три усилителя !О тока и три датчика 11 тока, Ротор-идуктор 2 механически соединен с ротором сельсина, его вход соединен с выходом модулятора

4, а выходы соединены с входами фазо. чувствительных выпрямителей 5. Выхо-, ды фазочувствительных выпрямителей соединены с входами блоков 8 перемно. жения и блоков 9 суммирования. Выход

ФП 6 соединен с входом модулятора 4, выход ФП -7 соединен с вторыми входами блоков 8 перемножения, выходы к-рых соединены с неинвертирующими входами блоков 9 суммирования каналов опережающих фаз и с инвертирующими входами блоков 9 суммирования каналов отстающих по направлению обхода вдоль якоря фаз. Выходы блоков 9 суммирования соединены с входами усилителей 10 тока, их выходы соединены с фазами обмотки 1 якоря и с входами датчика 11 тока, выходы к-рых соединены с вторыми входами усилителей 10 тока. Фаэочувствительный выпрямитель, блок суммирования, блок перемножения, усилитель тока, соединенные по входу-выходу последовательно, образуют канал усиления, число каналов усиления равно числу фаэ. При работе электродвигателя на входы ФП 6 и 7 подается сигнал, пропорциональный требуемому электромагнитному моменту М . На выходе ФП 6 получается сигнал, пропорциональный поперечному току 1 -2i>/3, а на выходе ФП 7 сигнал, зависящий от угла

8 между осью магнитодвижущей силы обмотки якоря и поперечной осью индуктора — ted&/3. На входы усилителей

10 подаются сигналы, пропорциональные оптимальным значением токов фаз

° о .о .о

1д, 1в, 1, и действительным значениям токов фаз iä, i, i .Усилители

10 подают на фазы обмотки 1 напряжения, обеспечивающие повышение ста— бильности вращающего момента и КПД благодаря тому, что электродвигатель нечувствителен к небольшим погрешностям в определении угла 0 и угла ос поворота ротора. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к моментным вентильным электродвигателям с неограниченным углом поворота ротора, которые нахолят широкое применение в прецизионных следящих системах.

Целью изобретения является повышение КПД и стабильности вращающего момента.

На чертеже представлена блок-схе— ма моментного вентильного электродвигателя.

Иоментый двигатель содержит якорь с установленным на нем трехфазной обмоткой 1 с явнополюсным ротороминдуктором 2, трехфазный датчик 3 положения (сельсин), модулятор три фоточувствитель их выпрямителя

5, первый 6 и второй 7 функциональнвх преобразователя, три блока 8 перемножения, три блока 9 суммирования с одним инвертирующим и двумя неинвертирующими входами каждый, три усилителя 10 тока и три датчика 11 тока.

Ротор-индуктор 2 механически соеЯ динен,c ротором сельсина 3, его вход соединен с выходом модулятора 4 и выходы соединены с входами фазочувствительных выпрямителей 5, Выходы фаэочувствительных выпрямителей соединены с входами блока 8 перемножения и блоков 9 суммирования, Выход первого функционального преобразователя 6 соединен с входом модулятора 4, выход второго функционального преобразователя 7 соединен с вторыми входами блоков 8 перемножения, выходы которых соединены с неинвертирующими входами блоков 9 суммирования каналов опережающих фаз и с инвертирующими входами блоков 9 сум— мирования каналов отстающих фаз. Выходы блоков суммирования 9 соединены

5 с входами усилителей !0 тока, их выходы соединен с фазами обмотки 1 якоря и с входами датчика !! тока, выходы которых соединены с вторыми входами усилителей 10 тока. Фазочувствительный выпрямитель, блок суммирования, блок перемножения, усилитель тока, соединенные по входу-выходу последовательно, образуют канал усиления. Число каналов равно числу фаз.

Для KdHBJIB, фазы А канал A83bf В BBJIH ется отстающим, а канал фазы С— опережающим, для канала фазы В канал фазы С вЂ” отстающим, фазы А — опережающим, для канала фазы С канал фазы А — отстающим, фазы  — опережающим.

Двигатель работает следующим образом.

На входы функциональных преобразователей 6 и 7 подается сигнал, пропорциональный требуемому электромагнитному моменту Мо. На выходе функционального преобразователя 6 полу30 чается сигнал (2i>/3!, пропорциональный поперечному току i и поступающий на модулятор ч, На его выходе

9 получается переменное напряжение, питающее обмотку возбуждения сельсина 3. На выходных фазах сельсина 3 возникают напряжения

2 ° 2... .2и

3 — з.яв1п(к,в1пиС 1яя1п(М )"

3 3

"в з-п1 ;

1275680

I J /13, и (S ) полу(б) ) =М= (7) sinai ) за.п(ивЂ

2 2

I sin (ос-g- — );

3 3 40

2 4" — -I sin(oC-6- — );

3 " 3

{5) 2.. 4 — — iqsin(cc — --) sinut, 3 3 (2) гДе Ю вЂ” частота питающего напряжения ° .о6 — угол поворота ротора °

Эти напряжения поступают на входы фаэочунствительных выпрямителей 5, на выходах которых образуются напряжения

2, . 2. . 2о — -iqsinoL, — -iqsin(aL- --), 2. . 4н — -iqsin(0L- --)..

3 3 (37

На выходе функционального преобразователя 7 получается напряжение

tg9/43, зависящее от угла 6 между осью МДС обмотки якоря и поперечной осью индуктора, которой поступает на входы блоков 8 перемножения, на вторые входь которых подаются напряжения (3}. Ila выходах блоков перемножения получаются напряжения

2 .. 2 .. 27

sink; — — -i sin(g- --);

3П

4л

i sin(oG )

3-13 I 3 (4) поступающие на неинвертирующий и инвертирующий входы блоков 9 суммирования соседних каналов. На третьи входы блоков 9 суммирования поступают напряжения (3) с выходом фазочувствительных выпрямителей 5, где — продольная составляющая систеJ мы статорных токов.

На выходах блоков суммирования образуются сигналы

2 — -I sin(w-6)

3 "

4

rg ll

Соотношения (1), (2) чают из условий

° ОХ ° OZ ° a Z

i +iо+i мин

Р(1, + {Е-L) ° 1 — const; — 2/3(t cosoc .о 2, 2»

= -(i cos(nc — — )

3 d 3.

2 — — ) 3,о 2, 4п .. 4д

= -(i, cos(oC — — )-i sin(oL ——

3 о 3 9 3 (8) соответствующих минимуму электрических потерь в обмотке статора и получению требуемого электромагнитного моменты,(р — число пар полюсов электродвигателя) . Последние три уравнения известны н теории обобщенной электрической машины и соответствуют нулевому току ее нулевой фазы.

Соотношения (б)-(8) снодятся к следующим условиям ,д

+ i = мин;

P(Cp 1, +(Ld-L ) i i, )=И =const

Функцйя Лаграй-.а и условия ее стационарности по i i имеют вид

F(i,l@, + )=1,i + Ъ (у з. +(Ь вЂ”

-L,) 1d 1%), + %р{Е1-L<) i = О. 1 (9)

21 + р((р +(L -L ) i ) =0 J где L > L — индуктйвности фаз статора по продольной и поперечной осям. множитель Лагранжа.

Исключая его из равенств(9) получаем (Ед L )i +у,1д-кд-L )i = О, откуда

d 2(L L ) (10) Положим а = а/

50 являющиеся оптимальными значениями

° о .о о токов 1 1 1 из условия миниму ма электрических потерь в обмотке при заданном значении электромагнитно го момента, где I — амплитуда системы статорных токов.

На входах усилителей 10 токов .о спавниваются оптимальные токи .о ° о и действительные токи 1 пропорциональные которым сигналы поступают с выходов датчиков 11 тока. Усилители 10 токов подают на фазы обмотки 1 статора напряжения, обеспечинающие напслнение равенства

Тогда раненстна (8) принимают вид (5), а из раненстна (10) вытекает равенство (2) . Равенство (1) получается подстановкой выражения (l0) и выражение (7} функции 2 о /3=f (Ио) и тд6йЗ

Ч(М ) не имеют явных аналитических выражений. Поэтому целесообразно их затабулировать, задаваясь произ1275680

Формула из обр ет ения

Составитель А.Санталов

Редактор Г.Волкова Техред В.Кадар

Корректор А,Тяско

Заказ 6577/53 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.„ д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 вольными значениями тока и определяя по формулам (!) и (2) сответствующие значения М и tge.

Таким образом, благодаря введению двух функциональных преобразователей, трех блоков перемножения и трех блоков суммирования моментый вентильный электродвигатель имеет стабильный электромагнитный момент при минимальных электрических потерях, т. е. при максимальном КПД работа в зоне максимума момента делает его нечувствительным к небольшим погрешностям в определении углов ес и 9 а также к отклонению вектора МДС статора от его оптимального направления.

Моментный вентильный электродвигатель, содержащий якорь с установленной на нем трехфазной обмоткой и явнополюсный ротор-индуктор, модулятор, сельсин, ротор которого .механически соединен с ротором электродвигателя, а цепь питания соеди— иена с выходом модулятора, три фазочувствительных выпрямителя, входы которых соединены с выходами сельсина, три усилителя тока и три датчика тока, через которые фазы электрической машины соединены с выходами усилителей тока, выходы датчиков тока соединены с входами усилителей тока, отличающий с я тем, что, с целью повышения КПД и стабйльности вращающего момента, введены два функциональных преобразователя, три блока перемножения и три блока суммирования с одним инвертирующим и двумя неинвертирующими входами кажддй, последовательно по входу-выходу соединенные фазочувствительный выпрямитель, блок перемножения, блок суммирования, усилитель тока образуют канал усиления, число каналов равно числу фаз, выход первого функционального преобразователя соединен с управляющим входом модулятора, выход второго функционального преобразователя соединен с входами блоков перемножения, выходы фазочувствительных выпрямителей соединены с входами блосуммирования и с вторыми входами блоков перемножения, выход каждого блока. перемножения соединен с неинвертирующим входом блока суммирования канала опережающей при обхо- .

15 де вдоль якоря в направлении вращения фазы и с инвертирующим входом блока суммирования канала отстающей фазы, выходы блоков суммирования соединены с вторыми входами усилителей тока своего канала, первый функциональный преобразователь выполнен с возможностью реализации функции

М = — — 5-(q + y + 4(Ь вЂ” L )

Р 2 ° 2

О а J <3

25 а второй функциональный преобразователь — с возможностью реализации функции

2(Ьд-La ) 1f (p + y+4(L -L

30 где М вЂ” входной сигнал двигателя, соответствующий требуемому электромагнитному моменту поперечная составляющая

% системы токов статора, 35

8 — угол сдвига между осью МДС обмотки статора и поперечной осью ротора-индуктора, P — число пар полюсов — максимальное потокосцепление фазы статора с потоком индуктора;

L, L — индуктивности фаз обмотки статора соответственно по продольной и поперечной осям.