Колебательный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вибрационных системах. Сущность изобретения заключается в том, что одни выводы статора машины переменного тока с активным ротором подключены к источнику переменного тока регулируемой частоты и амплитуды, а другие - к источнику постоянного тока регулируемой величины. Использование этих приводов позволяет упростить практическую реализацию, повысить надежность ряда устройств испытательной и вибрационной техники, а также расширить их применение как в измерительных, так и в качестве исполнительных устройств АСУТП с колебательным движением регулирующего органа. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной, испытательной технике, а также системам автоматического управления, и может быть использовано при разработке средств динамической градуировки различных измерителей, установок для испытаний на кручение, разработке технических средств в вибрационных технологических процессах, при выборе задающего устройства для формирования требуемого закона движения во многих электромеханических системах.

Известно, что для динамической градуировки датчиков угловых ускорений применяют различные электроприводы, основанные на способах воспроизведения крутильных колебаний: крутильный маятник с электродинамическим приводом в режиме вынужденных и свободных колебаний; управляемыми электродвигателями постоянного тока.

Первый способ реализован в установке ОКМ-1, основным узлом которой является крутильный маятник, образованный якорем электродинамического электродвигателя постоянного тока и торсионом, колеблющимися в резонансном режиме. Обмотка якоря двигателя питается переменным током от усилителя мощности, управляемого высокостабильным генератором. К одному из концов вала электродвигателя крепят сменные торсионы, а на другом конце устанавливают платформу с градуируемым измерителем. Изменением частоты генератора производится выбор амплитуды требуемого движения.

Второй способ реализуют в электроприводе на базе управляемого электродвигателя постоянного тока с щетками, вращающимися относительно статора с возможностью задания колебания движений регулированием тока якоря и угловой скоростью щеточного устройства [1] .

Анализ отмеченных устройств показывает общность их pеализации с применением в качестве возбудителя механических колебаний электродвигателей постоянного тока, обладающих известными достоинствами и недостатками из-за наличия коллектора и щеточного узла и основанных на резонансных явлениях электромеханических систем.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению и выбранный в качестве прототипа является колебательный электропривод с использованием качающегося магнитного поля в асинхронной машине с короткозамкнутым ротором. Сущность работы этого электропривода состоит в том, что при питании статора асинхронной машины токами различных частот на валу ротора двигателя возникает знакопеременный вибрационный момент. При этом характер крутильных колебаний зависит от соотношения частот, подаваемых на неподвижные обмотки статора. Так, при использовании двухфазного двигателя с пространственным сдвигом обмоток на 90 электрических градусов и питании одной из обмоток постоянным током, а другой обмотки - переменным током движения ротора представляют собой крутильные колебания с частотой источника переменного тока [2] .

Однако, как показано в той же работе и как следует из физической сущности процессов в машине при этом режиме, знакопеременный момент пропорционален угловой скорости качания ротора, поэтому с уменьшением частоты источника питания переменного тока величина вибрационного момента уменьшается и на частотах порядка нескольк их герц и тем более ниже становится несущественной. Безусловно, это снижает практическую ценность указанного колебательного электропривода в отмеченном диапазоне частот и делается невозможной реализация устройств как для динамической градуировки датчиков угловых ускорений, так и других средств с использованием принципа качающегося магнитного поля в этом интервале частот.

Цель изобретения - увеличение диапазона амплитуды и частот крутильных колебаний и КПД преобразования.

Это достигается тем, что в колебательном электроприводе, содержащем электродвигатель переменного тока, одни выводы статора которого подключены к источнику переменного тока, а другие - к источнику постоянного тока, источник переменного тока выполнен регулируемым по частоте и амплитуде, источник постоянного тока - регулируемым по величине, а ротор - активным. При реализации изобретения расширяется диапазон частот и амплитуд колебаний в низкочастотной области из-за выполнения ротора активным и возможности управления частотой и амплитудой источника переменного тока, а также величиной постоянного тока. Регулируемые источники постоянного и переменного тока позволяют выбрать энергетически выгодный режим работы колебательного электропривода с изменением параметров механической нагрузки за счет соответствующего смещения резонансной частоты привода.

На чертеже показан предлагаемый электропривод.

Электропривод содержит электродвигатель 1 переменного тока с обмотками статора 1'и активным ротором 1'', систему 2 управления, включающую источник 3 переменного тока, состоящий из задающего устройства 4 и электронного усилителя 5, источника 6 постоянного тока регулируемой величины.

Колебания требуемой формы, амплитуды и частоты формируются задающим устройством 4, затем усиливаются по мощности электронным усилителем 5 и подаются на одни выводы статора электродвигателя. Для фиксации нулевого положения ротора 1'', а также получения необходимой полосы пропускания и желаемых характеристик привода используется источник постоянного тока регулируемой величины, выход которого подключается к другим выводам статора. Выбором параметров как источника 3, так и источника 6 обеспечивается увеличение диапазона амплитуды и частот колебаний, форма движения, а также энергетически выгодный режим работы привода при изменении механической нагрузки.

Кроме того, использование электродвигателя переменного тока с активным ротором в данном приводе позволяет упростить практическую реализацию, повысить надежность ряда устройств, а также расширить их применение как в измерительных целях, так и в качестве исполнительных устройств АСУТП с колебательным движением регулирующего органа. (56) 1. Шваб И. А. Измерение угловых ускорителей. М. : Машиностроение, 1983, с. 127 и 128.

2. Петров И. И. и Мейстель Л. М. Специальные режимы работы асинхронного электропривода. М. : Энергия, 1968, с. 168-171.

Формула изобретения

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий электродвигатель переменного тока, одни выводы статора которого подключены к источнику переменного тока, а другие - к источнику постоянного тока, отличающийся тем, что источник переменного тока выполнен регулируемым по частоте и амплитуде, источник постоянного тока - регулируемым по величине, а ротор выполнен активным.

РИСУНКИ

Рисунок 1