Способ настройки на максимум электромагнитного момента вентильного электродвигателя

 

Изобретение относится к электрическим двигателям постоянного тока с бесконтактной коммутацией, осуществляемой с помощью полупроводниковых приборов. Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения настройки вентильногс электродвигателя , содержащего две синхронные машины, работающие на общую нагрузку. Для этого устанавливают настраиваемый двигатель 1 с объектом 6 управления в стенд 7, подают н а синусную обмотку 4 первой синхронной машины 2 пульсирующее напряжение от генератора 8 через согласующий усилитель 9 и выпрямитель 13, разворачивают ротор 3 первой синхронной машины относительно ее статора, фиксируют максимум тока первой синхронной машины , подают питающее напряжение на датчик 5 положения ротора, разворачивают статор датчика относительно статора первой синхронной машины 2 и фиксируют минимум напряжения на выходе датчика. Затем подают на синусную обмотку 14 второй синхронной машины 15 пульсирующее напряжение, разворачивают статор второй синхронной машины относительно статора датчика, фиксируют минимум напряжения на выходе датчика, разворачивают статор второй синхронной машины относительно ее ротора, фиксируют максимум вращающего момента по максимуму тока второй синхронной машины. 3 ил. е (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 Н 02 К 29/06 с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С Э

С5 Р .Сд

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР t (21) 4662460/07 (22) 13.03.89 (46) 23.03.91. Ъюл. № 11 (72) Г.И.Гайдай (53) 621.313.328 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1008857, кл. Н 02 К 29/12, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1334302, кл. Н 02 К 29/06, 1986. (54) СНОСОВ НАСТРОЙКИ НА МАКСИМУМ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО MOMEHTA ВЕНТИЛЬНОГО

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электрическим двигателям постоянного тока с бесконтактной коммутацией, осуществляемой с помощью полупроводниковых приборов. Цель изобретения — расширение области применения за счет обеспечения настройки вентильного электродвигателя, содержащего две синхронные машины, работающие на общую нагрузку. Для этого устанавливают настраиваемый двигатель 1 с объектом

„„SU„, 1636950 А 1

6 управления в стенд 7, подают на синусную обмотку 4 первой синхроннои машины 2 пульсирующее напряжение от генератора 8 через согласующий усилитель 9 и выпрямитель 13, разворачивают ротор 3 первой синхронной машины относительно ее статора, фиксируют максимум тока первой синхронной машины, подают питающее напряжение на датчик 5 положения ротора, разворачивают статор датчика относительно статора первой синхронной машины 2 и фиксируют минимум напряжения на выходе датчика. Затем подают на синусную обмотку 14 второй синхронной машины

15 пульсирующее напряжение, разворачивают статор второй синхронной машины относительно статора датчика, фиксируют минимум напряжения на выходе датчика, разворачивают статор второй синхронной машины относительно ее ротора, фиксируют максимум вращающего момента по максимуму тока второй синхронной машины. 3 ил .

1636950

ИзоЬретение относится к электрическим машинам, а именно к электрическим двигателям постоянного тока с Ьесконтактной коммутацией осущестР

5 вляемой с помощью полупроводниковых приборов, т.е. к вентильным электродвигателям.

Целью изобретения является расширение оЬласти применения путем обес.печения настройки вентильного электродвигателя, электромеханический преобразователь которого содержит две синхронные машины, работающие на оЬщую нагрузку. 15

На фиг.1 представлен пример функциональной схемы вентильного электродвигателя и стенда; на фиг.2 — эпюры сигналов; на фиг.3 — пример конструкции магнитной системы двигателя.

Вентильный электродвигатель (ВД) 1

1 содержит пелвьп! электромеханический преоЬразовательР выполненный в виде первой синхронной машины (СМ) 2 с ротором 3. и статором, на котором размещена синусная 4 и косинусная фазы двухфазной обмотки якоря. С валом синхронной машины связан вал датчика

5 положения ротора (ДПР) и вал обьека"а 6 управления (нагрузки). Настроенный стенд 7 включает в себя генератор

8 переменного тока„ согласующий усилитель 9, амперметр 10, источник 11 питания ДПР 5, вольтметр 12 и выпрямитель 13. Синусная обмотка 14 второй синхронной машины 15 соединена с вто- 35 рым полюсом переключателя 16. Ротор

17 второй синхронной машины 15 механически связан с ротором второй синхронной машины.

Настройка вентильного электродвигателя состоящего из нескольких синхронных машин, расположенных на одном валу, и одного датчика положения ротора, необходима дл!я полУчения 45 максимального вращающего момента Мв.

И

М= М (1).

1=! где M — максимальный момент, разви1 ваемый i-й СМ;

n — число СМ.

Для настройки первой СМ 2 на синусную обмотку 4 (фиг,1) подают пульсирующее напряжение U постоянного знака. Под действием постоянной составляющей магнитного потока фазы ротор 3 первой СМ 2 поворачивается в положение устойчивого равновесия, Uo

1.

Р (2) где f. — частота генератора 8; индуктивность обмотки 4;

R — активное сопротивление обмотки 4.

График зависимости тока Р от угла (у представлен на фиг. 2б. Максимальное значение тока соответствует таким положениям ротора 3, при которых ось оЬмотки 4 совпадает с осью q ротора 3. Минимальное значение тока х! соответствует положениям ротора 3, при которых ось обмотки 4 совпадает с осью d ротора 3. При настройке ВД 1 разворотом ротора 3 доЬиваются получения максимума тока

1 °

Максимум вращающего момента СМ I обеспечивает при угле 8 между магпри котором электромагнитный момент

СМ 2 по модулю меньше момента сухого трения объекта управления.

Способ настройки ВД 1 основан на использовании зависимости индуктивности L оЬмоток синхронной машины от угла поворота ротора ВД, На фиг.2а приведена эпюра зависимости индуктивного сопротивления

Х и Х1,Р синусных обмоток 4 и 14 синхронных машин 2 и 15 от угла поворота ротора ВД 1. В зависимости от конструкции СМ характер изменения Х от угла (может меняться .-- -

В частности., при гармоническом законе распределения магнитной индукции в воздушном зазоре СМ характер изменения X < в функции угла (соответствует показанному на фиг.2.

Индуктор каждой СМ выполнен в виде многополюсного магнита с тангенциально намагниченными магнитами и магнитомягкими полюсными наконечниками (фиг.3) .

Для индикации кривой изменения индуктивности обмотки 4 СМ 2 на обмотку

4 подают пульсирующее напряжение U о от генератора 8 и фиксируют ток протекающий по обмотке 4, амперметром 10. Согласующий усилитель 9 предназначен для согласования выхода генератора 8 с оЬмоткой 4, а выпрямитель 13 — для преобразования переменного напряжения в пульсирующее.

Величина тока i определяется вы1 ражением

16 нитными потоками ротора и статора, равном 90 эл. град. Для получения

g =90 эл.град, необходимо развернуть статор ДПР 5 до получения минимального напряжения на синусной обмотке

ДПР 5, которое фиксируется вольтметром 12. На обмотку возбуждения— первичную обмотку ДПР 5 подается переменное напряжение питания Пд от источника 11 питания. График огибаюareA выходного напряжения Urw ДПР 5 в функции угла Я приведен на фиг.2в.

В правильно настроенной СМ 1 Up=0 при максимальном значении тока (например, при углах Lf=O эл.град. и(=180 эл.град.). Возможна ситуация, когда на максимум тока будет выставлен "ложный" нуль (точка 1 или точка

2 на фиг.2в) сигнала с ДПР 5. Проверка истинности нуля напряжения на выходе ДПР 5 может быть осуществлена известными способами (например, подключением обмотки возбуждения ДПР 5 к синусной обмотке ДПР 5 и контролем величины суммарного напряжения при вращении ротора 3 или с помощью фазочувствительного выпрямителя).

После настройки первой CM 2 осуществляют настройку второй СМ 15. Подают пульсирующее напряжение U на о синусную обмотку 14 СМ 15. Для этого переключатель 16 стенда 7 устанавливают в положение II. Под действием постоянной составляющей магнитного потока фазы ротор 17 второй СМ 15 поворачивается в положение устойчивого равновесия, при котором электромагнитный момент CM 15 по модулю меньше момента сухого трения объекта управления. При этом поворачивается ротор ДПР 5 и напряжение на его выходе не будет минимально.

Далее разворачивают статор второй

CM 15 относительно статора ДПР 5 до положения, при котором напряжение на выходе ДПР 5 минимально. ПРи этом осуществляется выставка РНР 5 в положение, согласованное с CM 2.

После этого осуществляется точная выставка второй СМ 15 относительно уже согласованных первой CM 2 м ДПР

5. Для этого разворачивают статор второй СМ 15 относительно ее ротора

17. При этом замеряют ток i< второй

СМ 15 по амперметру 10. Максимуму момента второй СМ 15 соответствует положение ротора 17 СМ 15, при котоpoM i< максимален ° Максимум тока

36950 б свидетельствует о совпадении оси, об30

55 мотки 14 CM 15 с осью ротора 17 СМ 15.

Так как ДПР 5 вставлен в нулевое положение как с CM 2, так и с СМ 15, то можно считать, что CM 2 и 15 развивают максимальные моменты и удовлетворяется выражение (1) для момента настроенного ВД 1, Способ обеспечивает высокую точность настрс,йки, обусловленную отсутствием влияния момента сухого трения, возможность настройки без кругового вращения выходного вала, т.е. настройку ВД, встроенных в объекты управления, что обеспечивает высокую технологичность настройки и упрощение, возможность настройки ВД, состоящего из СМ, число которых больше двух.

Третья и последующие CM настраиваются аналогично СМ 15 разворотом соответствующих статоров с фиксацией максимумов токов в их статорных обмотках.

Способ не требует мощных источников питания для запитки обмоток СМ, Способ может найти применение в процессе изготовления и эксплуатации специальных вентильных электродвига с телей следящих систем.

Формула изобретения

Способ настройки на максимум электромагнитного момента вентильного электродвигателя, содержащего элект- . ромеханический преобразователь с ротором, статором с двухфазной обмоткой якоря и синусно-косинусным датчиком положения ротора с первичной однофазной и вторичной двухфазной обмотками, при котором устанавливают настраиваемый электродвигатель с объектом управления в стенд, поворачивают ротор синхронной машины относительно ее статора, фиксируют максимум тока синхронной машины, подают напряжение питания на вход датчика положения ротора, поворачивают статор датчика положения ротора относительно статора синхронной машины до положения, соответствующего минимуму напряжения на выходе синусной обмотки датчика положения ротора, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения настройки вентильного электродвигателя, электромеханический преобразователь которого содержит две синхронные машины, работающие на общую нагрузку, 1636950

ИчУуклар

Щ/Г 5

Составитель А.Санталов

Техред Л.Сердюкова Корректор С.16евкун Редактор 0,10рковецкая

Заказ 821 Тираж 327 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 после установки настраиваемого вентильного .электродвигателя в стенд подают на синусную о бмо тку синхронной машины пульсирующее напряженйе, а после фиксации минимума нап5 ряжения на выходе датчика положения ротора подают на синусную обмотку второй синхронной машины, работающей на общую нагрузку с первой синхронной машиной, пульсирующее напряжение,"

Х Х поворачивают статор второй синхронной машины относительно статора датчика положения ротора, фиксируют минимум напряжения на выходе датчика положения ротора, поворачивают статор второй синхронной машины относительно ее ротора и фиксируют максимум вращающего момента вентипьного электродвигателя по максимуму тока второй синхронной машины.