Стенд для измерения угловых моментных характеристик шаговых электродвигателей

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к устройствам экспериментального исследования характеристик шаговых электродвигателей (ШД), и может быть использовано в процессе испытаний, технической приемки и паспортизации ШД в заводских и лабораторных условиях. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения статического и динамического моментов Сигнал fy формируется программируемым генератором импульсов 14 в виде ограниченной последовательности импульсов постоянной частоты. Число импульсов последовательности, приравненное аргу

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)ю G 01 R 31/34! ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4242939/22 (22) 11.05,87 (46) 23.03.91. Бюл. М11 (71) Московский энергетический институт (72) Б.A. И в о боте н ко, С.С. Кожи н, B Ã. П р ы тков и Б.Д.Роганович (53) 621.313.13.133 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

M 1191848, кл. G 01 R 31/34, 1984.

Дискретный электропривод с шаговыми двигателями./ Под ред. М.Г.Чиликина. - M.:

Энергия, 1971, с. 578 — 582. (54) СТЕНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ

МОМЕНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ШАГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

„„5U„„1636813 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам экспериментального исследования характеристик шаговых электродвигателей (ШД), и может быть использовано в процессе испытаний, технической приемки и паспортизации ШД в заводских и лабораторных условиях. Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей эа счет обеспечения измерения статического и динамического моментов. Сигнал fy формируется программируемым генератором импульсов 14 в виде ограниченнои последовательности импульсов постоянной частоты. Число импульсов последовательности, приравненное аргу163 б813

ОП 1 CXHI !oав!1яз—

Г) !1 Г . :;: I i . с ), равно полному объему счет;::,.пульсов 15. Линейный закон измене. и.. кодов на входах счетчика 15 ! =! !гл и!фровналогового преобразо преобразуется в линейно

ЭЕС"; Па ПОЯННОЕ НаПРЯжЕНИЕ Ох, ;ее г,"-. HB вход л двухкоординат, ...=: : =i 4ñi ðà,:,;i!I 7::. Обеспечивает . ОРДИНВТЫ А Пг1ОПОРЦИОНаЛЬНО

) 1.1,i НОБРЕМ:- Н!40 ЛИНЕЙНО ИЗ.! !1,О:.:.::;ся код с выходов счетчика 15 по- ходы постоянных ,а;..;,; стройств i2 и i3, где заме; ...;; l; пЬКО:. ОрЫМ SGQBHHbIM В СООТВЕТСТВИИ ,1.,эа = ÿäë.iåëüi-loé записью в их ячейках л.":ер сов "! и 1л, . После циф р!-.и —, характеристик е..: .;, ви1-ателей .ШД, и может

2.1О а !- -С вессе испытании з -. Оиемки к пасв!зр!изяции

J !

Е -1ИЯ : "i -:Е КОГО и Л . Э;!ч-!-;.; ОВ, r:, ".с! :"=-:...,х,, я жес: ксчо à-.крепления (нс показан =1: ста. .:;-!, 2 исследуемого ШД,,=. ..: :.,: . т:i÷":.:: .: для ус!-ановки на (,, = .; =:: .::" -r р 111 - и!,;-!ОМОЗяб !1ок ;!! . .:: —;:-,1ы:;,; —;-..-..;;атоо 14 импульсов,,!ч!Ли j Оа1-Ор 16 Г Бмх

-„тн, ;-:!1ск j i :.згистрации, NcTo÷г1го тока !Нарь1 знало! Овых —, !4 !,, ; !:: I I C I1! ф а 3 и С С Л Ероаналогового преобразования соответственно в ЦАП 9 и 10 на их выходах формируется аналоговый сигнал заданных функций

cos у и sin y, Эти сигналы поступают через пары ключевых элементов 19 на входы управляемых стабилизаторов тока 7, сигнал с выхода каждого из которых поступает на соответствующую фазную обмотку исследуемого ШД, Вместе с изменением фазового состояния результирующего вектора тока

ШД i (у) происходит изменение амплитуды его синхронизирующего момента M (y — 0), который измеряется силометрическим датчиком 3, сигнал с выхода которого поступает на вход. Y двухкоординатного блока регистрации 17, 3 ил.

Стенд работает следующим образом.

B исходном состоянии, за которое принимается состояние, предшествующее Моменту поступления от программируемого

5 генератора 14 импульсных команд, выполняются некоторые предварительные операции, Проводятся механические регулировочные работы по исключению механических люфтов и зазоров. Осуществля10 ется сброс счетчика 15 в состояние "О", Подвижный элемент двухкоординатного блока 17 регистрации (перо графопостроителя. луч Осциллографа) выводится в положение, обеспечивающее запись процесса. имеющего форму, подобну1О синусоиде за период ее изменения.

Фу4кционирование стенда с момента

:, ска рассмотрим для режима измерения динамического момента 4-фазного шагово20 го электродвигателя в условиях 0= const, у= var, Сигнал fyвырабатывается программируемым генератором 14 импульсов в виде ограниченной последовательности импульсов (фиг.2) постоянной частоты.

25 Число импульсов последовательности, приравненное аргументу М (7 — Oj на интервале Π— 2 л, равно полному объему счетчика 15. Линейный закон изменения кодов на входах счетчика 15 посредством циф30 роаналогово.о преобразования в ЦАП 11 преобразуется в линейно изменяющееся постоянное напряжение (фиг.2, U„), Это напряжение. поданное на вход Х двухкоординатного блока 17, регистрации, 35 обеспечивает развертку указанной координаты пропорционально изменению у, Одновременно л I!4eéíî изменяющийся код с выходов сче1чика 15 поступает на входы

1636813

ПЗУ 12 и 13, где заменяется некоторым заданным в соответствии с предварительной записью в ячейках памяти ПЗУ 12 и 13, на- пример cos у ПЗУ 12 и sin у в ПЗУ 13. После цифроаналогового преобразования в ЦАП 9 и 10 на их выходах формируется аналоговый сигнал заданных функций cos y u sin у . С целью экономии объема ПЗУ функции cos уи sin óàïðåäåëÿþòñÿ на интервале 0-л/2, Для этага поразрядные входы ПЗУ соединены с группой младших разрядов счетчика

15, имеющей на два разряда меньше полного обьема счетчика. Таким образом, за период полного изменения y = Π— 2 л аналоговые сигналы указанных функций формируются четыре раза (фиг.2, кривые сos 1 и sin у) и поступают на первые входы ключевых элементов пар аналоговых ключевых элементов 19.

Код группы старших разрядов сче чика

15 после дешифрирования в дешифраторе

16 в виде разрешающего сигнала на одном из его выходов поступает нэ вторые входы ключевых элементов 19 пар, обеспечивая прохождение аналоговых сигналов функций

cos y u sIn y на входы управляемых стабилизаторов 7 тока.

Так, например, в исходном состоянии разрешающий сигнал на первом выходе дешифратора 16 обеспечивает прохождение на вход управляемого стабилизатора 7 тока обмотки М!! напряжения. пропорционального значению функции у! =- cos у. где у=

=О., и на вход стабилизатора 7 обмо — êè Wg напряжения,. пропорционального значению функции у = sin y, где у = О. Это обеспечивает в исходном состоянии номинальное значение тока 11 — !нов В фазе Wl u GGBcToченное состояние и, 1йз и Wa, т.е. Iz =- 1з =

=I! = О. Нэ фиг.3 эта электрическое состояние исследуемого ШД представлено в виде результирующего вектора 1(у) в координатах й, ф (точка А).

По мере заполнения счетчика 15 от момента пуска программируемого генератора

14-,îê в обмотке \Я> начинает изменяться по закону 1 = 1ном соз у (фиг.2, кривая I>), в

W2 по закону!2 = Illpl.; sin y. Этому процессу соответствует поворот результирующего вектора l(y) в направлении против часовой стрелки (точка В на фиг.3). В момент заполнения группы младших разрядов счетчика 5 !1 = О, !2 = IHp . Первый цикл закончен.

Этот факт фиксируется новым положением вектора l(y), новым кодом в группе старших разрядов счетчика 15 и появлением разрешения на втором выходе дешифратора 16, па которому сигнал шины (cos у) коммутируется на вход управляемого стабилизатора 7

55 обмотки Wz, а сигнал шины (sin у) — на вход управляемого стабилизатора 7 обмотки М/з.

Результирующий вектор l(y) продолжает движение, но уже в квадранте 11(а, — jP.

Вместе с изменением фазового состояния результирующего вектора ф происходит изменение амплитуды синхронизирующего момента. Этот факт иллюстрируется кривой

M (у — 6) на фиг.3, Подобная картина фиксируется блоком 17 регистрации, на вход Y которого поступает сигнал амплитудного значения момента от силометрического датчика 3.

К моменту заполнения счетчика 15 результирующий векторТ(у) совершит полный оборот, а характеристика синхронизируюшего момента — период своего изменения, Конец программы соответствует исходному состоянию устройства. Синусаидальный закон изменения токов в фазах обеспечивает круговой годограф результирующего вектора тока l(y), Известно, что в результате калибровки двигателя годограф I(y) может отличаться от кругового и иметь произвольную форму. Стенд позволяет измерять угловую моментную характеристику при любых заданных законах изменения фазных токов.

Это обеспечивается установкой в гнезда

ПЗУ 12 и 13 новых ячеек с предварительно записанной информацией о форме кривых токов в фазах ШД.

Изменение частоты программируемого гЕнератара 14 изменяет скорость поворота вектора I(y). Это соответствует фактическому изменению скорости подвижного элемента, а для стенда — способности измерять

M (у — Я в диапазоне частот управления, При этом черезвычайно важным становится фиксирование деформации формы характеристики M(y -OI.

При остановке программы импульсная последовательность у и реры вается. Счетчик 15 фиксирует это состояние грограммы, которому соответствует некоторое токовое состояние фаз ШД. положение результирующего вектора I(y) и точка на характеристике M(y — 0). Программа генерирования импульсов fy может быть составлена таким образам, чтобы исследователь мог вызвать на экран блока 17 регистрации заранее заданную точку или группу точек, образующих отрезок характеристики M(y — 0). Это дает возможность в случае использования средств вычислительной техники расширить сервисную часть программы исследования и автоматизировать ее процесс, Таким образом, изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей.

1636813

Формула изобретения

Стенд для измерения угловых моментных характеристик шаговых электродвигателей. содержащий основание, которое снабжено элементами для жесткого закрепления статора исследуемого шагового электродвигателя, самотормозящую передачу, выходной вал который соединен с силометрическим датчиком для установки на роторе исследуемого шагового электродвигателя, выход которого соединен с первым входом двухкоординатного блока регистр"öèè,,источник питания постоянного тока, выходы которого соединены с клеммами для подключения выводов фаз обмотки статора исследуемого шагового электродвигателя через соответствующие блоки регулирования тока по числу фаз исследуемого шаговоt o электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возмо" íîñòåé за счет обеспечения измерения статического и динамического моментов, B него введены аналоговые ключевые элементы, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), постоя н н ые запоминающ е устройства (ПЗУ), дешифратор, счетчик импульсов и программируемый генератор импульсов, при этом управляющие входы блоков регулировки. тока, выполненных в виде управляемых стабилизаторов

5 тока, соединены с выходами соответствующей пары аналоговых ключевых элементов, первые входы первых в каждой паре ключевых элементов соединены с выходом первого ЦАП, вход которого соединен с выходом

10 первого ПЗУ, входы которого соединены выходами младших разрядов счетчика импульсов и первыми входами второго ПЗУ, выход которого соединен с входом второго ЦАП, выход которого соединен с первыми входа15 ми вторых в каждой паре аналоговых ключевых элементов, вторые входы аналоговых ключевых элементов соединены с соответствующими выходами дешифратора, входы которого соединены с выходами старших

20 разрядов счетчика импульсов. вход которого соединен с выходом программируемого генератора импульсов, а разрядные выходы счетчика импульсов соединены с входами третьего ЦАП, выход которого соединен с

25 вторым входом двухкоординатного блока регистрации..

1636813

Составитель Г.Ильяшенко

Редактор О.Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор О,Ципле

Заказ 815 Тираж 428 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК14Т СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушскэя наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101