Моментный электропривод

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено pg p 1.78 (2l ) 2567359/24-0 с присоединением заявки,%

Гоеудврстееииый комитет

СССР

0 (23 ) Приоритет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 05.06,80 Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 05.06.80

13.

) (?2) Авторы изобретения

И. В, Блинов, В. Б. Братиев и С.. М. Симаков (?I) Заявитель (54) МОМЕНТН61Й ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве исполнительного механизма в сИстемах автоматического регулирования для гироскопических приборов, где требуются большие пусковые моменты при малой потребляемой мощности.

Известен моментный электропривод для гироскопических приборов, содержащий индукторный электродвигатель с безобмо1О точным ротором и статором с первичными и вторичными обмотками. Для получения максимального момента двигателя индуктивное сопротивление вторичных обмоток компенсируют конденсаторами, включенными, параллельно этим обмоткам и образующи" ми с ними контуры, настроенные в резонанс с частотой источника питания (11 .

Недостатком указанного моментного электропривода является то, что зависимость пускового момента от параметров резонансного контура (величины индуктивности вторичных обмоток индукторного двигателя, емкости конденсаторов, часто2 ты питающего напряжения) имеет резонансный характер. При изменении этих параметров за счет технологического разбросаа, влияния тем пер атуры, времени ог о старения элементов изменяется частота резонансного контура, вследствие чего изменяется пусковой момент двигателя.

Наиболее близким к изобретению является моментный электропривод, содержа-. щий индукторный электродвигатель с первичными обмотками, подключенными к источнику переменного напряжения, и вторичными обмотками, к каждой из которых параллельно подключен емкостной блок, образуя резонансный контур, соединенный последовательно с амплитудным детектором, сглаживающим фильтром, и синхронным детектором, опорный вход которого соединен с низкочастотным генератором, а выход — со входом фильтра нижних частот, подключенного выходом ко входу частотного модулятора, соединенного другим входом с низкочастотным генератором, а выходом.- с усилительноl

3 7397 преобразовательным устройством, выполняющим функцию источника переменного напряжения 2 .

Недостаток указанного моментного электропривода заключается в том, что при наличии нескольких вторичных обмоток необходимо, чтобы каждый иэ контуров, образованных вторичными обмотками и соответствующим емкостным блоком, был настроен в резонанс с частотой ис- 1р точника переменного напряжения.

Однако разброс индуктивностей вторичных обмоток индукторного двигателя может достигать 10%. При этом, если использовать конденсаторы с. допуском 15

+ 10%, то суммарный разброс резонансных контуров может достигать 20%, и момент двигателя может уменьшиться на 40% в сравнении с максимально возможным значением при резонансе всех кон- 20 туров.

Изготовление индукторных электродвигателей с одинаковыми индуктивностями вторичных обмоток и применение. точных конденсаторов удорожает производство и увеличивает габариты электропривода. Известный электропривод ограничивает максимально-возможную величину пускового момента. Кроме того указанный электропривод обладает малой надежностью, поскольку отказ любого из блоков, относящих ся к резонансному контуру, приводит к потере работоспособности. . Мель изобретения - повьппение пускового момента и надежности.

Указанная цель досгигается тем, что в моментном электроприводе, например, для гироскопических приборов, содержащем индукторный электродвигатель с первичными обмотками, подключенными к . источнику переменного напряжения, и втс ричными обмотками, к каждой из которых параллельно подключен емкостной блок, образуя резонансный контур, соединенный последовательно с амплитудным детектором, сглаживающим фильтром и синхронным детектором, опорный вход которого соединен с низкочастотным генератором, а.выход — со входом фильтра нижних частот, емкостной блок каждого резонансного контура выполнен в виде преоб- разователя напряжение-емкость, шунти рованного дополнительно. введенной цепью из последовательно соединенных ключево55

rî элемента и конденсатора, причем управляющий вход преобразователя напря жение-емкость соединен с выходом фильм ра нижних частот, а вход ключевого элемента - с низкочастотным генератором.

На фиг. 1 приведена структурная схема моментного электропривода, на фиг. 2структурная схема преобразователя напряжение-емкость; на фиг. 3 а, б, в - ди1 аграммы, поясняющие работу моментного электропривода.

Моментный электропривод содержит индукторный электродвигатель с безобмо,точным зубчатым ротором 1 (фиг. 1) и статор с первичными обмотками 2, 3 с фазосдвигающим конденсатором 4 и вторичными обмотками 5, 6, 7. Первичные обмотки 2, 3 подсоединены к источнику

8 переменного напряжения, имеющего частоту, например, 1000 Гц. Каждая вторичная обмотка совместно с преобразователем

9 напряжение-емкость образует параллельный резонансный контур. Преобразователь

9 шунтирован цепью из последовательно соединенных ключевого элемента 10 и конденсатора 11. Последовательно с резонансным контуром соединены амплитудный детектор 12, сглаживающий фильтр

13 и синхронный детектор 14, опорный вход которого соединен с низкочастот-!. ным генератором 15, с которым также соединен опорный вход ключевого элемента 10. Выход синхронного детектора

14 соединен со-входом фильтра 16 нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом преобразователя 9 напряжение-емкость.

Преобразователь 9 может быть выполнен, например, в виде последовательно со-, соединенных преобразователя 17 напряжение-код (фиг. 2), дешифратора 18 и исцолнительного устройства 19, содержащего цепи из последовательно соединенных ключей 2б и конденсаторов 21 по числу выходов дешифратора 18.

Принцип работы электропривода заключается в следующем.

При подаче на первичные обмотки 2, 3 переменного напряжения, например, частотой 1000 Гц, от источника 8 в индукторном электродвигателе возникает вращающееся маг;итиое поле, как в любом асинхронном электродвигателе. Однако, несмотря на это, вращающий момент ° в индукторном электродвигателе возникает лишь в том случае, если вторичная обмотка шунтирована конденсатором, образуя резонансный контур, настроенный в резонанс с частотой источника 8 переменного напряжения. В соответствии с этим в исходном положении величина емкости

5 7397 преобразователя 9 устанавливается рав- ной расчетному значению при резонансе на частоте источника 8, причем суммарная величина емкости преобразователя

9 при работе электропривода может изменяться в пределах +40% от расчетного значения, что необходимо для перекрытия изменения резонансной частоты контура, обусловленного нестабильностью индуктивности соответствующей вторич- О ной обмотки, суммарной емкости преоб- разователя 9, емкости конденсатора 11 и частоты источника 8. Конденсатор 11, имеющий емкость в несколько раз меньшую суммарной емкости преобразователя 9, подключается параллельно последнему через ключевой элемент 10 с частотой, определяемой генератором 15 (0„5, фиг. 3), причем частота коммутации выбирается в несколько раз меньшей частоты источника 8, например, . 160 Гц. 3а счет систематического переключения конденсатора 11 суммарная емкость резонансного контура, равная сумме емкостей преобразователя 9 и 25 конденсатора 11 изменяется .в небольших пределах с частотой 160 Гц. Также с частотой 160 Гц изменяется в небольших пределах резонансная частота резонансного контура. При этом, если резонансная частота контура совпадает с частотой источника 8 (фиг. 3 a), то на-пряжение на вторичной обмотке имеет постоянную амплитуду и управляющее напряжение U< на входе преобразователя

9 отсутствует.

В этом случае, если из-за разброса или нестабильности параметров резонанс40 ,ного контура или частоты источника 8 резонансная частота 1 „ контура выше (фиг. Зб) или.ниже (фиг. Зв) частоты О источника 8, на выходе контура воз .никает амплитудно-модулированное напря- жение 05, 0 (фиг. Зб, Зв), причем

45 частота огибающей равна частоте генера- тора 15, то есть 160 Гц.

В зависимости от направления отклонения частоты контура изменяется фа- 5О за огибающей напряжения Uä, а следовательно, и фаза напряжений на выходе .амплитудного детектора 12, на выходе сглаживающего фильтра 13 и на выходе синхронного детектора 14, а также по55 лярность напряжения IJ<< на выходе филь тра 16 нижних частот. Напряжение U воздействует на управляющий вход пре01 образователя 9. В зависимости от величины управляющего напряжения 046 на вы х оде преобразователя 17 напряжение-код образуется соответствующий код,на соответствующем выходе дешифратора 18 появляется напряжение, и, следовательно, подключаются соответствующие ключи и конденсатор исполнительного устройства 19. При этом чем больше величина управляющего напряженйя, гем больше конденсаторов подключаются, тем больше суммарная емкость контура и тем ниже резонансная частота последнего. Таким образом, управляющее напряжение О„з, воздействуя на преобразователь 9, напряжение-емкость, изменя-. ет резонансную частоту соответствующего контура в сторону уменьшения рассогла» сования, и все три контура с обмотками 5, 6, 7 настраиваются в резонанс с частотой источника 8. Пусковой момент электродвигателя достигает максимально возможного значения и сохраняет стабильность при изменении параметров резонансных контуров и частоты питающего напряжения.

Кроме того, моментный электропривод обладает высокой надежностью, сохраняя

I работоспособность при отказе любого из блоков резонансных контуров.

Формула изобретения

Моментный электропривод, например, . для гироскопических приборов, содержащий индукторный электродвигатель с пер вичиыми обмотками, подключенными к источнику переменного напряжения, и вторичными обмотками, к каждой из которых параллельно подключен емкостной блок, образуя резонансный контур, соединенный последовательно с амплитудным детектором., сглаживающим фильтром и синхронным.детектором, опорный вход которого соединен с низкочастотным генератором, а выход - со входом фильтра нижних частот, отличающийся тем, что, с целью увеличения пускового момента и повышения надежности, емкостной блок каждого резонансного контура выполнен в виде преобразователя напряжение-емкость, шунтированного дополнительно ввеi денной цепью из последовательно соединенных ключевого элемента и конденсатора, причем управляющий вход преобразователя напряжение-емкость соединен с вых< дом фильтра нижних частот, а вход клк 73970 1 чевого элемента - с низкочастотным генератором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бесконтактные электрические машины, Сборник. Рига, Зинатне, 19 6 1, вып. 15, с. 138, 192.

2. Авторское свидетельство СССР

N 518058, кл. Н 02 К 26/00, 1976, 739701

6 1и

1и t

Уп г с

Ф г

Ъ г с

Заказ 3054/9 Тираж 783 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Тарасов

Редактор Т..Портная Техред Ж, Кастелевич Корректор Т.Скворцова