Способ управления высокоскоростным бесконтактным двигателем постоянного тока

 

j l

:. з,н

О П И С А Н И Е ()66ОВЭ

Саюэ Саеетских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

--+ „» ь н ч .(j = (61) Дополнительное к авт. овид-ву— (22) Заявлено 14.06,74 (21) 2032653/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.Кл.-" Н 02 К 29/02

Государственный камитет па делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень №16 (53) УДК 621.313.292 (088.6) (45) Дата опубликования оп исания 18.06.79 (72) Авторы изобретения

Н, П. Адволоткин и В. Т. Гращенков (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНblA

БЕСКО НТАКТНЫМ ДВ И ГАТЕЛ ЕМ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высокоскоростном электроприводе.

Известен способ управления высокоскоростным бесконтактным двигателем постоянного тока, заключающийся в том, что коммутируют ток в обмотке якоря по сигналам датчика положения ротора в зависимости от скорости вращения двигателя (1).

Недостатком известного является сложность, и, как следствие, больше массогабаритные показатели двигателя.

Известен также способ управления высокоскоростным бесконтактным двигателем постоянного тока, состоящий в том, что коммутируют ток в обмотке якоря с двумя значениями угла опережения в зависимости от скорости вращения двигателя по сигналам датчика положения ротора (ДПР) (2).

Известный способ управления бесконтактным двигателем настоянного тока улучшает его электрические и механические характеристики, однако устройство, реализующее этот способ, сложное.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка.

При способе управления высокоскоростным бесконтактным двигателем постоянного тока, состоящем в том, что коммутируют ток в обмотке якоря с двумя значениями угла опережения в зависимости от скорости вращения двигателя, формируют датчиком положения ротора импульсы, передний фронт которых опережает положение нейтральной коммутации на угол, соответствующий оольшой скорости вращения двигателя, а задний фронт опережает положение нейтральной коммутации на угол, соответствующий малой скорости вращения дви10 гателя, причем сигнал на коммутацию тока в обмотке якоря подают при больших оборотах согласно переднему фронту импульса от датчика положения ротора, а на малых оборотах — согласно заднему фронту пре15 дыдущего импульса от датчика положения ротора.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего предложенный способ управления.

20 Устройство содержит секции,1, 2, 3 обмотки двигателя, коммутатор с силовыми ключами 4, 5, б, транзисторы 7, 8, 9 управления силовыми ключами, осуществляющие функцию элементов «запрет» триггеры 10, 2 11, 12 Шмидта с выпрямительными мостами на входах. чувствительные элементы 18, 14, 15 датчика положения ротора, источники 1б, 17, 18, 19 переменного напряжения повышенной частоты реле 20, источник 21

3о тахогенераторной ЭДС, каналы 22, 23, 24, 660159

25, стабплитроны 2б, 27, датчик 28 поло>кения якоря, диоды 29, 80, 81.

Секции 1, 2, 8 об,мотки двигателя через силовые ключи 4, 5, б подключены к источнику питания пс.-тоянпого тока. Управляющие цепи силовых ключей 4, 5, б связаны через транзисторы 7, 8, 9 с выходами триггеров Шмидта 10, 11, 12. Последние имеют на входах диодные мосты, включенные в последовательные цепи, состоящие из обмоток дросселы1ых чувствительных элемснтов

18, 14, 15 датчика положения и источников

15, 17, 18 переменного напряжения повыHie!It!0A частоты соответственно. Чувствительные элементы 18, 14, 15 располо>кс1:ы относительно друг друга со сдвш ом на угол

a+-360 эл. град., где u — угол коммутации секции обмотки, равный 120 эл. град. Питание управляющих цепей силовы: ключей

4, 5, б осуществляется от исто шика 19 через рслс 20, обсспечпвающсе заданный уровень скорости. Вход рслс 20 n«:Hî÷åí в последовательную цепь, состоящую из истсчника 21 тахогснераторной ЭДС, канала 22 реле скорости и опорных стабилитронов 2б, 27. Датчик 28 якоря поло>кения и лсст два сиг11алbных сектора, угловой размер ка>кдого из которых составляет а + ((31 — — (4) эл, град., где (31 — величина угла опережения включения для более высокой скорости (диапазона скоростей), равная 10 — -20 эл. град., а 1> — величина угла оперсжси11я включения длл более низкой скорости (диапазона скоростей), равная 2 — 5 эл. град.

Длл осушсств левил логических операций вычитания сигналов служат диоды 29, 80, 81, соединяющие выходы триггсров 10, 11, 12 с коллекторными цепями транзисторов 7, 8, 9 управлсш1л силовыми ключами через каналы 23, 24, 25 реле скорости.

Устройство работает следующим образом.

Появление сигнала с какого-либо из чувствительных элементов, например 1>, приводит к срабатыванию триггсра 10, сигналом с ко" îðîãî отпирается транзистор 7, что, в свою очередь, приводит к отпирани10 силового ключа 4 и подаче напряжения на секцию обмотки 1. В результате создастся элсктрîivàãøï ный момент, разворачивг 10

1JIIII датчик якоря 28, сигнальным сектором которого насыщается чувствительный элемент 15, что оосспсчивает дальнейший поворот ротора и разгон двигателя по естественной механической характеристике.

При достижении тахогенераторной ЗДС значения опорного напряжения (напря>кеипл пробо» стабплитрона 2б itли 2б и 27) вступит в работу реле 20, обеспечивающее поддержание скорости двигателя на заданном уровне. 11увствительпые элементы располагают относительно магнитных осей секций обмотки таким образом, чтобы передний фронт их угла включения был сдвинут относительно поло>кения нейтральной ком6

1О

20

26 зо

36

6О

66

6О

66 мутации в сторону опережения включения на угол Р1, а задний фронт угла включения сдвинут относительно положения нейтральной коммутации в сторону опережения отключения на угол Р .

При положении реле скорости, показанном í". чертеже, обеспечивается высокая скорость вращения двигателя. Г1ри этом каждый чУвствите IbHbIH 3 1PMCHT, HBIIPHMPP

13, соединен и с прямым входом элемента

«запрет» 8, к запрещающему входу, которого через канал 22 реле скорости подкл>очсн последующий чувствительный элемент 14, При наличии сигнала на запрещающем входе логического элемента сигнал с его выхода отсутствует.

Таким образом, длительность сигнала управления силовым кл1очом при нали 1ии угла опережения включения р1 ограничивается углом сдвига между 1увствитсльными элементами, равным углу коммутации.

Для работы На нижней скорости рслс переключают таки" образом, -iто на запре1цаю1ций вход лоп>чсского элсмс:iòà, например, 8 поступает сигнал с чувствительного элемента 15. B этом слу:ас сигнал управления от логического элемента 8 появляется только при отключении чувствительного элемента 15, поэтому угол опере>кения Bit;110÷ñнил секций будет равен I .

Таким образом, устройство, t>03 I сло>кнения датчика положения ротора двигателя, позволяет реализовать способ управления оескоптактного двигателя постоянного тока, при котором ток якоря коммутирустся с двумя значениями угла опсрс.кения в зависимости от скорости двига геля.

Формула изобрстсния

Способ управленя>я высокоскоростным бесконтактным двигателем г остоянного тока, состоящий в том, что коммутируют ток в обмотке якоря с двумя значениями угла опережения в зависимости от скорости вращения двигателя по сигналам датчи .à положения ротора, o T.7 H ч а ю ш и и с я тем, что, с целью упрощения, формируют датчиком положения ротора импульсы, передний фронт которых опережает положение нейтральной коммутации на угол, соответствующий большой скорости вращения двигателя, а задний фронт опережает положение последующей нейтральной коммутации на угол, соответствующий малой скорости вращения двигателя, причем сигнал на коммутацию тока в обмотке »коря подают при больших оборотах согласно переднему фронту импульса от датчика почoжс ротора, а на малых оборотах -- согл.. сно заднему фронту предыдущего импульса от датчика положения ротора.

660159

Составитель И. Башкатов

Техред Л. Котова

Корректор С. Файн

Редактор Ю. Челюканов

Заказ 315/513 Изд. № 289 Тираж 865 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Источники информации, прпня", ые во внимание при экспертизе:

1. Патент ФРГ № 1286616, кл. 21 с1,, 39, 1963.

2. Н. И. Лебедев и др., «Высокооборотный регулируемый привод постоянного тока па базе бесконтактного двигателя, сб. Ис=лсдованпа эл. машин, ВНИИэлектромаш, 1973, с. 126 — 128, 129.