Устройство управления электромагнитным импульсным двигателем возвратно-поступательного движения

 

союз советсних

РЕСПУБЛИК (I9) SU(II) 165 (51)5 Н 02 Г 7/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

По ИЭ06РЕТЕКИЯМ И OTHPbtTHRM

ПРИ ГННТ СССР (21) 4 71 7786/07 (22) 12.07.89 (46) 23.06.91. Бки . K - 23 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) С.Б.Плотников и Г.В.11ещерский (53) 621.313.283 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1252905, кл. Н 02 P 7/62, 1986.

Авторское свидетельство СССР

К> 1403328, кл. Н 02 P 7/62, 1988. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРО11АГН!1ТНЫ! И1П!УЛЬСНЫ!)! ДВИГАТЕЛЕМ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИИЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах с электрическими двигателями возвратно-поступательного движения, где необходимо регулировать

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах с электрическими двигателями возвратно-поступательного движения, где необходимо регулировать электромагнитное усилие двигателей.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и увеличение надежности устройства.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства управления электромагнитным импульсным двигателем возвратнопоступательного движения, на фиг.2 зависимости напряжения U, прикладываемого к обмотке двигателя, и тока

I в его обмотке при различных углах коммутации Т в функции времени, на фиг.3 — качественные зависимости то2 электромагнитное усилие двигателей.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей и увеличениа надежности, Устройство содержит датчик тока 5, датчик напряжения 4, первьпr 1 и второй 2 аналого-цифровые преобразователи, цифроаналоговый преобразователь 3 и микропроцессорную систему 8, вырабатывающую код момента включения по моменту перехода напряжения через ноль и величине тока в эаданныи момент времени в предыдущем, цикле включения. Использование предложенного устройства позволит существенно сократить потребление двигателем энергии за счет об..спечения возможности регулирования уровня энергии подавляемых питающих импульсов при изменении величины наг рузки. 4 ил . ка в обмотке двигателя при различной величине нагрузки, противодействую щей перемещению якоря, на фиг.4 один из возможных алгоритмов работы микропроцессорной системы.

Устройство содержит первый 1 и

BTopof! 2 аналого-цифровые преобразователи, цифроаналоговый преобраэователь 3, датчики напряжения 4 и тока

5, силовой тиристорный ключ 6, формирователь импульсов 7 и микропроцессорную систему 8 и двигатель 9.

Двигатель для срабатывания может подключаться к сети в различные моменты времени (см. фиг.2), что соот— ветствует разным углам коммутации Т.

Если Т близок к нулю, то вся положительная полуволна напряжения прикла1658356 дывается к обмотке двигателя и по ней протекает ток I, передающий от сети наибольшую электрическую мощность.

В этом случае электромагнитное усилие может быть максимальным. Если увеличить угол коммутации, то это приве- дет к уменьшению энергии, поступающей в двигатель из сети, и к падению электромагнитного усилия. 1О

Рассматривают два крайних режима работы двигателя — холостой ход (х.х.), когда практически отсутствует нагрузка — усилие, противодействующее движению якоря, и режим корот- 15 кого замыкания (к.з.), при котором механическая нагрузка настолько велика, что якорь остается неподвижным.

Считают, что угол коммутации неизменен. 20

В режиме х.х. якорь двигателя быстро ускоряется и выбирает рабочий зазор. При этом индуктивность двигателя максимально быстро увеличивается, фронт нарастания тока (см. фиг.З) по- 2g логий, длительность импульса большая.

Режим х.х. характеризует избыток электромагнитного усилия по сравнению с усилием нагрузки. В этом случае целесообразно уменьшить вводимую в двигатель энергию. В этом режиме, если в момент времени Си м будут измерять значение импульсного тока, то оно будет максимальньяк.

В режиме к.э. при протекании тока зазор остается неизменным, а индукTlfBHoc Th H Te MHHHMRJIbHofl e ToK характеризуется крутым фронтом, большой ампЛитудой и интенсивным затуханием. В момент 1и,ч при к.з. фиксируется минимальное значение тока. В .случае к.з. целесообразно увеличить вводимую в двигатель энергию, т.е. уменьшить угол коммутации Т. Это позволит увеличить электромагнитное усилие до уровня, когда якорь начнет двигаться и совершать полезную работу.

Таким образом, на каждом энергетическом уровне (при каждом угле коммутации) существует диапазон нагрузок, при котором режим работы можно считать оптимальныи. Эти оптимальные нагрузки соответствуют некоторой совокупности оптимальных кривых тока, характеризуемых, по аналогии с рассмот- 55 ренным ранее, диапазоном оптимальных

1оIIã. мии 1 опт 1опт макс в "о мент времени tIIlM

Другими словами, анализируя величину тока в обмотке двигателя в момент t А„ можно получить данные, характеризующие величину нагрузки, и в случае, если она мала, то уменьшить вводимую в двигатель энергию, а если. она велика, то увеличить энергию и тем самым поддерживать режим работы двигателя на оптимальном по какомулибо критерию, например КПД, уровне.

Рассматривая несколько (n) различных дискретных углов коммутации, можно составить таблицу матрицу, каждая строка которой будет характеризовать свой энергетический уровень и м.< om.ìèí 3 onr. мокс i т изм.2. onr, мин д. onr, макс 2

Т

1 И jM,< Oflr, /Ми и > Оатю MQKC 1

Т h "иэм п onT,мин п опт, MQKC ll

Данные для этой таблицы могут быть получены экспериментально и (или) путем математического моделирования и занесены в постоянное запоминающее устройство микропроцессорной системы.

Устройство работает следующим образом.

После подачи электропитания на схему (см. фиг.1) происходит начальная загрузка программы в микропроцессорную систему и начинается ее выполнение. Первый и второй входы микропроцессорной системы настраиваются на прием информации, выход — на передачу. Переменной Е присваивается значение "1", что соответствует минимальному энергетическому уровню, далее в соответствии с Е происходит присвоение пеРеменных Т, и м<, iOTIT мии

1 ит мс, с,. С датчика напряжения 4 -через айалого-цифровой преобразователь

1 вводится мгновенное значение напряжения питания, как только знак напряжения питания изменится с "- на

"+", микропроцессорная система 8 отрабатывает задержку Т и через выход микропроцессорной системы и цифроана- логовый преобразователь 3 выдается

58356

Формула

5 16 команда на формирователь импульсов 7 для открытия силового тиристорного ключа 6. Ключ открывается, по обмотке двигателя протекает ток, двигатель начинает движение. Микропроцессорная система 8 отрабатывает задержку ».»,к», после чего происходит считывание значения с датчика тока 5 через второй вход микропроцессорной системы 8 и второй аналого-цифровой преобразователь 2 далее это значение сравнива апт. мик» H 1о»»т,Макс(в Результате чего Е присваивается новое значение, и процесс повторяется, но уже с новыии значениями Е, Т, 0»»Т, мин " опт макс (см. ««» -x« ал горитма работы микропроцессорной системы фиг.6).

Использование предложенного устройства для управления двигатеЛем возвратно-поступательного движенияпозволит существенно сократить потребление двигателем энергии эа счет обеспечения возможности регулирования уровня энергии подаваемых питающих импульсов при изменении величины нагрузки, т.е. освобождает от необходимости питать двигатель импульсами, рассчитанными на максимальную нагрузку. Использование в предлагаемом устройстве регулирования по косвенному признаку — значению тока на характеристическом участке позволяет повысить надежность устройства и системы в целом за счет исключения из конструкции датчика положения и подводимых к нему низкопотенциальных слаботочных проводов, что приводит к увеличению срока службы устройства управления и системы в целом. изобретения

Устройство управления электромагнитным импульсным двигателем возвратно-поступательного движения, содержаг(ее силовой тиристорный ключ и формирователь импульсов, о т л и ч а ю— ц е е с я,тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей и увеличения надежности устройства, в него введены датчик тока и датчик напряжения, первый и второй аналогоцифровые преобразователи, цифроаналоговьп» преобразователь и микропроцессорная система, вырабатывающая код момента включения по моменту перехода напряжения через ноль и величине тока в заданный момент времени в предыду20 г»ем цикле включения, причем выход сети переменного тока соединен с входом силового тиристорного ключа и входом датчика напряжения, выход которого подключен к входу первого аналого-циф25 рового преобразователя, выход первого аналого-цифрового преобразователя сое. динен с первым входом микропроцессорной системы, выход датчика тока через второй аналого-цифровой преобразователь подключен к второму входу микропроцессбрной системы, выход микропро.— цессорной системы через цифроаналоговый преобразователь подключен к входу формирователя импульсов, выход кото35 рого соединен с управляющим входом силового тиристорного ключа, выход которого является рабочим выходом устройства, а информационным входом устройства является вход датчика то40

)658356

1658356

Составитель Е.Морозова

Редактор Т.Иванова Техред М.Дидык Корректор Л.Патай

Заказ 2436 Тирак 355 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