Способ управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме прерывистого движения

 

Изобретение относится к электротехнике , касается управления электрическими машинами и м.б. использовано при создании однонаправленньк приводов силовых механизмов с регулируемым прерывистым перемещением. Цель СОСТОИТ в повышении КПД и расширении диапазона регулирования величины и частоты перемещения. Обмотку возбуждения двигателя питают током частоты f , равной номинальной частоте питания двигателя от задающего генератора 4. Обмотку управления питают током частоты f от генератора 5 через модулятор 8, управление которым осуществляют сигналом разностной частоты с учетом заданного направления движения. Направление движения определяется полярностью эл. сигнала, поступающего с задатчика 9 на фильтр знака 7. Для регулирования шага частота генератора 5 может изменяться по сигналу с перенастраиваемого задатчика шага 10. Такое управление обеспечивает работу двигателя в квазиустановившемся режиме мягкого пуска и остановки, ударные токи и мо-. менты отсутствуют, что обеспечивает улучшение энергетических показателей двигателя в целом. 2 ил. SS (Л КГ Л iX S I j со О5 со о -€

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 6 А1 (19) (11) (5D 4 H 02 P 7/62

1 %

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.;-ъ: /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

- (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХФАЗНЬМ

ACHHXP0HHbIM ДВИГАТЕЛЕМ В РЕЖИМЕ ПРЕРЫВИСТОГО ДВИЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, касается управления электрическими машинами и м. б. использовано при создании однонаправленных приводов силовых механизмов с регулируемым прерывистым перемещением. Цель (21) 3919171/24-07 (22) 01.07,85 (46) 15.06.87. Бюл. К - 22 (71) Томский политехнический институт им.С.M.Êèðîâà .(72) С.А.Ткалич, А.В.Аристов и E.À.ØóòoB (53) 621.316.718(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 748765, кл. Н 02 P 7/62, 1980.

Петров И.И., Мейстель А.M. Специальные режимы работы асинхронного электропривода. — M. Энергия, 1968, с.124. состоит в повышении КПД и расширении диапазона регулирования величины и частоты перемещения. Обмотку возбуждения двигателя питают током частоты равной номинальной частоте питания двигателя от задающего генератора 4. Обмотку управления питают током частоты и от генератора 5 через модулятор 8, управление которым осуществляют сигналом разностной частоты с учетом заданного направления движения. Направление движения определяется полярностью эл. сигнала, поступающего с задатчика 9 на фильтр знака 7. Для регулирования шага частота генератора 5 может изменяться по сигналу с перенастраиваемого задатчика шага 10. Такое управление обеспечивает работу двигателя в квазиустановившемся режиме мягкого пуска и остановки, ударные токи и моменты отсутствуют, что обеспечивает улучшение энергетических показателей двигателя в целом. 2 ил. макс

0=2Т(Е, -f )— начальная и конечная

50 координаты подвижного элемента за один шаг; амплитудное значение координаты, зависящее от параметров машины, нагрузки источников питания и частоты g, ; угловая частота шагового перемещения;

1 13176

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может использоваться при создании однонаправ- ленных приводов силовых механизмов с регулируемым прерывистым перемещением, например приводов подачи кузнечно-прессового оборудования, Цель изобретения — повышение КПД и расширение диапазона регулирования величины и частоты перемещения.

Сущность способа заключается в создании шагового изменения электромагнитного поля, определяющего закон перемещения подвижного элемента двигателя. При питании статорных обмоток двухфазного асинхронного двигателя (АД) токами разных частот f, и Й формируется колебательный режим работы двигателя, причем колебательные электромагнитный момент и скорость изменяются по синусоидальному .закону с угловой частотой 2, пропорциональной разности частот питающих токов p, = =2 Г (Г„ — f ). Двигатель работает в квазиустановившемся режиме мягкого периодического реверса при номинальных значениях периодически изменяющихся токов. Если теперь на одну из обмоток двигателя подавать питание лишь тогда, когда электромагнитный момент переходит через нуль и прикладывается в одном и том же направлении, подвижный элемент двигателя совершает однонаправленное прерывистое движение. Поскольку элек- З5 тромагнитный момент изменяется с угловой частотой Q, пропорциональной разности частот питающих токов, ток обмотки получается модулированным по амплитуде периодическим сигналом, соответствующим этой разности частот.

Аналитически закон движения подвижного элемента АД в данном случае выражается формулой:

45 X„+ Я„, „, jsin(A.»+lp„) -sing„) при и ° Т t n ° Т+»; 36„, при и Т+ » .»: (n+1)T, 36

2 — начальная фаза перемещения;

2 II

Т = -- - — период шага;

t — длительность шага;

n=0, 1,2,3... — порядковый номер шага.

Величина шага ЭЕ определяется амплитудным значением м„ „, в частности при t„= —2,,jp„j = 90; (Мц, =

2 макс

Регулирование величины шага осуществляется плавным изменением частоты одного из питающих токов, т.е. изменением разностной частоты Д, причем с уменьшением р амплитуда возрастает, и наоборот. Направление движения определеяется соотношением фаз питающих токов.

Плавный характер изменения электромагнитного поля, а значит, и электромагнитного момента, обеспечивает режим мягкого пуска и осгановки АД, характеризующийся минимальными динамическими потерями.

На фиг.1.представлена блок-схема устройства, реализующего способ возбужцения шагового режима АД; на фиг.2 — временные диаграммы выходных сигналов и величин соответствующих блоков устройства (М вЂ” электромагнитный момент; у — координата подвижного элемента).

Устройство, реализующее способ, содержит АД 1 с обмоткой 2 возбуждения (ОВ) и обмоткой 3 управления (ОУ), задающие генераторы 4 и 5 переменного тока, устройство 6 вычитания частот, фильтр 7 знака, модулятор

8, задатчик 9 направления движения и задатчик 10 шага.

Способ осуществляется следующим образом.

ОВ 2 двигателя питают током частоты f<, равной номинальной частоте питания двигателя, непосредственно от задающего генератора 4. ОУ 3 питают током частоты f от генератора

5 через модулятор 8, Управление модулятором осуществляется сигналом разностной частоты с учетом заданного направления движения. Направление движения определяется полярностью электрического сигнала, поступающего с задатчика 9 на фильтр 7 знака, поскольку последний преобразует сигнал устройства 6 вычитания частот в модулирующие импульсы положительной

1317636 либо отрицательной полярности. С целью регулирования шага частота генератора 5 может изменяться по сигналу с перенастраиваемого задатчика 10 шага, который может быть, например, потенциометром, подсоединенным к источнику постоянного напряжения.

На фиг.2 изображены временные характеристики электромагнитного момента и координаты подвижного эле- 10 мента АД для трех различных режимов.

Нумерация сигналов на фиг.2 соответствует блокам на фиг.1. До момента времени t, АД 1 работает в режиме с шагом Мц = Ж, — Ж . В момент времени 15 частота Е задающего генератора 5 увеличивается с помощью задатчика шага 10, величина шага уменьшается

М, = Ж -3P,, а длительность шага

I становится равной Г.. В момент времени t полярность электрического сиг2 нала с задатчика 9 направления движения меняется на противоположную и на модулятор 8 поступают отрицательные модулирующие импульсы. В результате фаза питающего тока обмотки о управления меняется на 180, электромагнитный момент меняет знак, а подвижный элемент двигателя — направле- ЗО ние движения, Устройство, реализующее способ, обладает улучшенными регулировочными показателями, так как обеспечивает плавное регулирование шага в З5 диапазоне от долей до тысяч радиан.

Согласно предлагаемому способу двигатель работает в квазиустановившемся режиме мягкого пуска и остановки. Ударные токи и моменты, характерные для известных способов возбуждения шагового режима АД, отсутствуют. Именно отсутствие ударных токов и моментов обеспечивает повышение энергетических показателей электропривода в целом, приводит к снижению суммарных потерь на нагрев и увеличению КПД. Снижение потерь на нагрев позволяет также увеличить продолжительность включения двигателя, а отсутствие ударных моментов снизить уровень шума и вибрации во многих случаях промышленного использования шагового электропривода.

Формула изобретения

Способ управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме прерывистого движения, включающий периодическое прерывание питания одной из обмоток, отличающийся тем, что, с целью повышения ЩД и расширения диапазона регулирования величины и частоты перемещения, обмотки двигателя питают переменными токами разной частоты, выделяют разностную частоту питания, прерывание питания одной из обмоток производят с разностной частотой, а величину перемещения регулируют изменением частоты одного из питающих токов.

1317636 ф

Составитель В.Алфимов

Техред М. Ходанич . Корректор А.Ильин

Редактор Л.Пчолинская

Заказ 2433/54 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

««

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная., 4