Способ управления однообмоточным двигателем колебательного движения

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к управлению электрическими машинами и может быть использовано при создании приводов компрессоров и насосов. Цель изобретения - повышение стабильности величины рабочего хода подвижной части двигателя. Способ управления однообмоточным двигателем колебательного движения заключается в том, что периодически изменяют полярность питающего напряжения. При этом в каждом полупериоде изменения питающего напряжения прерывают питание обмотки двигателя, после прекращения тока обмотки измеряют ЭДС на обмотке, фиксируют момент изменения ее знака и в этот момент включают питание обмотки напряжением противоположной полярности, затем измеряют производную от ЭДС на обмотке двигателя и интервал времени между этими моментами, перемножают измеренные величины между собой, сравнивают полученное произведение с его эталонным значением и поддерживают их равенство путем регулирования амплитуды питающего напряжения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

I»

Э» (61) 1398063 (21) 4603749/24-0? (22) 09.11.88 (46) 23.10.90. Бюл. М 39 (72) В,С. Гершберг, С,И. Вольский, Т.С. Мишина, В.К. Федоров, О.С, Обертун и

И.P. Подзолов (53) 621.313.17(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1398063, кл. Н 02 P 7/62, 1987. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОДНООБМОТОЧНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к управлению электрическими машинами, и может быть использовано при создании приводов компрессоров и насосов. Цель изобретения — повышение стабильности величины рабочего хода

Изобретение относится к управлению электрическими машинами, в частности для безредукторного привода поршневых насосов и компрессоров и является усовершенствованием изобретения по авт. св. М

1398063.

Цель изобретения — повышение стабильности величины рабочего хода подвижной части двигателя.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 — временные диаграммы.

Способ управления однообмоточным двигателем колебательного движения за-ключается в том, что периодически изменяют полярность питающего напряжения, при этом в каждом попупериоде изменения пи„„ЯЦ ÄÄ 1601729 А2 (я) Н 02 Р 7/62, Н 02 К ЗЗ/02 подвижной части двигателя. Способ управления однообмоточным двигателем колебательного движения заключается в том, что периодически изменяют полярность питающего напряжения. При этом в каждом полупериоде изменения питающего напряжения прерывают питание обмотки двигателя, после прекращения тока обмотки измеряют

ЭДС на обмотке, фиксируют момент изменения ее знака и в этот момент включают питаwe обмотки напряжением противоположной полярности. Затем измеряют производную от ЭДС на обмотке двигателя и интервал времени между этими моментами, перемножают измеренные величины между собой, сравнивают полученное произведение с его эталонным значением и поддерживают их равенство путем регулирования амплитуды питающего напряжения, 2 ил. тающего напряжения прерывают питание обмотки двигателя, после прекращения тока обмотки измеряют ЭДС на обмотке, фиксируют момент изменения ее знака и в этот момент включают питание обмотки напряжением противоположной полярности, измеряют производную от ЭДС на обмотке двигателя и интервал времени между этими моментами, перемножают измеренные величины между собой, формируют сигнал, равный эталонному значению произведения указанных величин, сравнивают полученное произведение с эталонным и поддерживают их равенство путем регулирования амплитуды питающего напряжения. Переключение полярности напряжения питания двигателя в моменты достижения

1601729 снижения тока двигателя 1дв (интервал Л Т) закончен.

Поочередное формирование сигналов управления однофазным мостом (U> и 4) начинается по командам блока 13 в моменты изменения полярности ЭДС обмотки двигателя, которые соответствуют крайним положениям его подвижной части и фиксируются по изменению полярности сигнала на клеммах двигателя при отсутствии пита50 его подвижной частью крайних положений обеспечивает резонансный режим работы, а регулирование амплитуды питающего напряжения позволяет стабилизировать величину рабочего хода подвижной части 5 двигателя, что повышает КПД и стабильность рабочих характеристик систем в изменяющихся условиях работы.

Устройство для питания электродинамического двигателя привода колебатель- 10 н ых систем содержит perynÿ Toр 1 постоянного напряжения и подключенный к нему однофазный мост с ключевыми элементами 2 — 5 и шунтирующими диодами 6 — 9, к выходу которого подсоединена нагрузка — 15 электродинамический двигатель 10 с дифференцирующим звеном 11 и датчиком 12 по-! лярности напряжения íà его клеммах; выход

f которого через блок 13 управления подключен к управляющим входам формирователя 20

14 сигналов управления, дифференцирующего звена 11 и таймера 15, при этом выходы формирователя 14 соединены с ключевыми элементами 2 — 5 и входом обратной связи блока 13 управления, выходы 25 дифференцирующего звена 11 и таймера 15 подключены к входам перемножителя 16, Управляющий вход регулятора 1 соединен с выходам компаратора 17, входы которого подключены к выходам перемножителя 16 и 30 источника 18 эталонного напряжения.

Устройство работает следующим образом, Однофазный мост обеспечивает преобразование постоянного напряжения на вы- 35 ходе регулятора 1 в переменное прямоугольное с нулевой ступенью напряжение питания электродинамического двигателя 10 путем поочередного замыкания ключевых элементов 2 — 5 по сигналам Од и

UE, калиброванной длительности (Т), заведома меньшей половины периода собственных колебаний (То) автоколебательной системы возвратно-поступательного движения, с паузой между ними ЛТ + AK Длительность Т задается так, что до момента изменения направления движения подвижной части двигателя регулятор напряжения отсоединен от его клемм и переходный процесс ющего его напряжения (нулевая ступень). блоком 13 с помощью выходного сигнала 0д датчика 12 полярности. Выходной сигнал Uy блока 13, подаваемый на управляющие входы формирователя 14, дифференцирующего. звена 11 и таймера 15, имеет форму короткого импульса положительной или отрицательной полярности в зависимости от направления изменения полярности ЗДС обмотки двигателя и соответственно выходного сигнала Од датчика 12, повторяющего полярность сигнала на клеммах двигателя

Uq>. Полярность управляющего импульса Uy определяет один из двух выходов формирователя 14, на который поступает его сигнал, что исключает нарушение очередности замыкания ключевых элементов моста, Одновременно с сигналами управления однофазным мостом на выходе формирователя 14, независимо от полярности выходных импульсов блока 13, начинается формирование сигналов обратной связи Uoc калиброванной длительности (Г+,Й), в течение которой изменения полярности сигнала на клеммах двигателя блоком 13 не фиксируются. Интервал Л t должен выбираться из условия:

< оиин которое исключает влияние переходного процесса выключения двигателя на работу устройства и обеспечивает включение соответствующих ключевых элементов 2 — 5 моста при крайних положениях подвижной части двигателя, В эти моменты дифференцирующим звеном 11 и таймером 15 измеряются производная от ЭДС на обмотке двигателя и интервал времени между этими моментами, перемножителем 16 измеренные величины перемножаются между собой, компаратором 17 полученное произведение сравнивается с сигналом, равным эталонному значению произведения указанных величин, от источника 18 эталонного напряжения, и выходной сигнал компаратора поступает на управляющий вход регулятора

1 напряжения питания двигателя.

При формировании напряжения питания электродинамического двигателя, например, в интервале от 0 до Т /2 (фиг. 2) управляющим сигналом Ua формирователя

14 в течение времени Т открыты ключевые элементы 2 и 5, и регулятор 1 напряжения оказывается подключен соответствующей полярностью к клеммам двигателя 10. Под действием приложенного напряжения Опт

1601729 в обмотке двигателя протекает ток ice, который, взаимодействуя с магнитным полем возбуждения, создает электромагнитную силу, приводящую в движение подвижную часть двигателя.

В момент времени t1, соответствующий моменту окончания сигнала Ue, ключевые элементы 2 и 5 закрываются. Энергия, запасенная индуктивностью обмотки двигателя, в течение времени ЬТ переходного процесса его выключения (до момента t2) рекуперируется в пита|ощую цепь в виде спадающего тока fze через шунтирующие диоды 7 и 8.

Напряжение на клеммах двигателя (Unep) при этом дважды (в моменты t1 и t2 начала и окончания переходного процесса) меняет свою полярность. Сигналы об этом с датчика 12 полярности блоком 13 управления че фиксируются (импульсы U>, фиг. 2, показанные пунктирными линиями), поскольку последний блокирован сигналом обратной связи U«формирователя 14 до момента тз, перекрывающего время переходного процесса hT.

B момент времени t2 ток двигателя спадает до нуля, Поскольку подвижная часть двигателя продолжает движение в магнитном поле возбуждения, на интервале Л т он работает как генератор, полярность ЭДС обмотки которого е повторяется выходным сигналом датчика 12, а момент тл ее изменения, соответствующий крайнему положению подвижной части двигателя, фиксируется блоком 13.

Под воздействием импульса управления Оу в момент времени t4 на выходах формирователя 14 появляются сигнал Ue открытия ключевых элементов 3 и 4 и сигнал обратной связи U« 5 oK 13. Полярность подключения регулятора напряжения к клеммам двигателя оказывается противоположной и его подвижная часть начинает движение к другому крайнему положению.

Таким образом обеспечивается фиксация моментов достижения крайних положений подвижной частью электродинамического двигателя и подключение в эти моменты питающего напряжения к клеммам двигателя с поочередно изменяющейся полярностью.

Произведение измеренных в этот же момент t4 величин производной ат ЭДС на обмотке двигателя (em ) и интервала вре-! мени между началами соседних полупериадoâ питающего напряжения (То/2) поддерживается постоянным путем регулирования амплитуды питающего двигатель напряжения под воздействием выходного сигнала компаратора 17 на управляющий вход регулятора 1 постоянного напряжения.

Поддержание заданной величины указанного произведения при любых условиях работы позволяет стабилизировать на заданном уровне величину рабочего хода по5 движной части двигателя, которая в соответствии с математическим выражением закона электромагнитной индукции

Епi=Б I Vm оказывается пропорциональной этому пра10 изведению, определяясь соотношением

Ев Го То

S =2 — —: — En —, Bl 2тг 2

15 где Еп, — амплитуда ЭДС (движения) на обмотке двигателя, закон изменения которой во времени имеет вид: е =- Emslno)t, 20 а производная в момент изменения знака

ЭДС равна ее амплитуде

25 е1 =Етсозал гд = = Em

 — магнитная индукция в рабочем зазоре магнитной системы двигателя; — длина обмотки двигателя;

Vm=A cu — максимальная величина скорости подвижной части двигателя;

A=S/2 — амплитуда рабочего хода подвижной части двигателя; ж = 2тг/То — круговая частота собственных колебаний системы.

Регулирование амплитуды напряжения питания двигателя позволяет изменять амплитуду ЭДС на ега обмотке (Em) и поддерживать тем самым неизменными величины указанного произведения и рабочего. хода подвижной части двигателя.

Процесс формирования напряжения питания электродинамического двигателя в интервале времени от Т /2 до То аналогичен описанному, и далее все процессы в схеме периодически повторяются.

Предлагаемый способ управления повышает по сравнению с известным стабильность величины рабочего хада подвижной

50 части однообмоточнаго двигателя привода колебательных систем и способен обеспечить ее с требуемой точностью, повышая стабильность рабочих характеристик систем, благодаря поддержанию заданной величины произведения амплитуды ЭДС на его обмотке и длительности полупериода собственных колебаний системы в широком диапазоне изменений нагрузки, напряжения источника питания и условий окружающей среды.

1601729

Формула изобретения

Способ управления однообмоточным двигателем колебательного движения по авт. св. М 1398063, отличающийся 5 тем, что, с целью повышения стабильности величины рабочего хода подвижной части двигателя, измеряют производную от ЭДС на обмотке двигателя в моменты изменения знака ЭДС и интервал времени между этими моментами, перемножают измеренные величины между собой, сравнивают полученное произведение с его эталонным значением и поддерживают их равенство путем регулирования амплитуды питающего напряжения.