Вентильный электродвигатель

 

Союз Советсыик

Соцналнстичесымз Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕДЬСТВУ

<>743128 (61) Дополнительное кавт. свид-ву М 556542 . (22) Заявлено 180475 (21) 2125150/24-07 с присоединением заявки Ко (23) Приоритет—

Опубликовано 210680. Бюллетень Мо 23

Дата опубликования описания 280680 (51)М. Кл.

Н 02 К 29/02

Н 02 P 8/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК 621. 313. .13.014.2:62—

-83 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.К. Цаценкин, В.П. Рубцов, В.К. Баранов и О.Л. Клюев (71) Заявитель (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике.

Из основного авт. св. 9 556542 известен вентильный электродвигатель 5 с датчиком положения ротора, имеющим циклическую характеристику вход-выход, линейную в пределах цикла, причем в цикл укладывается целое число пространственных периодов магнитного поля статора двигателя, соединенным с усилителями мощности через функциональный преобразователь, содержащий преобразователи линейно изменяющегося.сигнала в ступенчатый и в сиг- 15 налы, близкие к синусоидальным, и трехвходовой сумматор с управляющим первым входом, вторым входом, соединенным с выходом датчика положения ротора и входом преобразователя линейнЬ изменяЮщегося сигнала в ступенчатый, подключенного своим выходом к третьему входу сумматора, связанного выходом с входами преобразователей линейно изменяющегося сигнала в сигналы, близкие к синусоидальным; соединенных своими выходами с входами усилителей мощности (1).

Целью настоящего изобретения явдяется повышение КПД.

Указанная цель достигается тем, что устройство содержит фильтр, блок умножения и дополнительные функциональный аналоговый и цифроаналоговый преобразователи, вход последнего из которых связан с управляющим входом сумматора, а выход через последовательно соединенные фильтр и дополнительный функциональный преобразователь подключен к одному из входов блока Умножения, соединенного вторым своим входом с выходом сумматора, а выходом — c входами основных функциональных преобразователей.

На фнг. 1 приведеьа функциональная схема вентильного электродвигателя.с двухфазным шаговым электродвигателем; на фиг ° 2 — временные диаграммы изменения скорости ю и момента М двигателя при пуске и стабилизации скорости; на фиг. 3 — статическая характеристика дополнительного аналогового функционального преобразователя.

Вентильный электродвигатель (см. фиг. 1) содержит шаговый двигатель 1, на валу которого установлен цифровой датчик 2 положения, подключенный к

743128 входам управляющего устройства 3 и цифрового сумматора 4.

Выход сумматора 4 связан через цифроаналоговый: преобразователь 5, выполняющий функции блока умножения, с двумя аналоговыми функциональными преобразователями 6 и 7, к выходам которых через усилители 8 и 9 мощности подсоединены фазы 10 и 11 двигателя. Выход управляющего устройства

3 подключен к управляющему входу сумматора 4 и к дополнительному цифроаналоговому преобразователю 12, выход которого через последовательно соединенные фильтры 13 и дополнительный аналоговый функциональный преобразователь 14 соединен с входом опорного (эталонного) напряжения основного цифроаналогового преобразователя 5.

Устройство работает следующим образом. Для упрощения рассуждений предположим, что н приводе должен осущестнляться пуск за минимально возможное время и вращение с заданной скоростью Ы Э. Пусть перед пуском управляющий сигнал Ч> на управляющем входе сумматора 4 равен нулю, вал двигателя неподвижен, а опорное напряжение (7оя цифроаналогоног0 преобразователя 5 минимально и определяется статической характеристикой преобразователя 14 (см. фиг. 3) при напряжении на выходе фильтра 13, равном нулю, т.е. U — О. Принимая, что усилители мощности 8 и 9 по своим характеристикам близки к идеальным источникам тока (что обычно имеет место на практике для такого вида приводов), момент двигателя можно записать н ниде

) И,„йище =К 1„„ыи Ч =К ро„Ып Ч, Ю где U()p f (Ug);

К и К вЂ” постоянные коэффициенты.

При Ч О момент двигателя равен нулю, а ток в фазах пропорционален опорному напряжению Uon .

При пуске сигнал Ч устанавливается равным Ф+ - Ф/2 и в первый момент времени момент двигателя Мо К ° U ойдо

Под действием этого момента начинается нарастание скорости двигателя сИ

М> — < (см.фиг. 2) . При этом напряжение, возникшее на выходе цифроаналогового преобразователя 12 и пропорциональное Ч, пройдет через фильтр 13 и буд т нарастать с постоянной времени этого фильтра до установившегося значения. По этому же закону будет возрастать момент днигателя до величины М „ (фиг. 2). Разгон двигателя будет происходить с максимальным ускорением, обусловленным электромаг50

40

35 нитным моментом М+,так ;.ак постоянная времени фильтра 13 всегда может быть. выбрана существенно меньше электромеханической постоянной времени привода. Когда (и- ы>, управляющее устройство 3 выработает сигйал /2 < f < R/2. Предположим, что Ч = -1i/2 (такое значение сигнала Ч позволяет сделать систему инвариантной к изменению нагрузки). Поcêoëüêó U4, на выходе фильтра 13 не может измениться скачком, то момент двигателя примет максимальное отрицательное значение

М, и под действием его начнется торможение.

Как только скорость станет ниже заданной (СО< 3), управляющее устройство 3 выработает сигнал Ч += В/2 и т.д. При этом в приводе под действием переменного момента двигателя возникает скользящий режим стабилизации скорости, сопровождаемый ее колебаниями с высокой частотой и малой амплитудой.

Для сохранения баланса энергий в системе необходимо, чтобы момент днигателя компенсировал н установившемся режиме момент-нагрузки. Это обеспечивается автоматическим уменьшением средней составляющей момента двигателя (показано пунктирной линией на фиг. 2). Пропорционально ей уменьшится напряжение ПФ на выходе фильтра и опорное, напряжение ()од . Соответственно уменьшатся амплитуды токов н фазах двигателя и максимальные значения электромагнитного момента двигателя, что приведет к снижению потерь в фазах двигателя, т.е. повысит его КПД.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель по авт. св. 9 556542, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД, снабжен фильтром, блоком умножения и дополнительными функциональными аналоговым выделяющим модуль функции и цифроаналоговым преобразователями, вход последнего из которых связан с упрааляющим входом о сумматора, а выход через последовательно соединенные фильтр и дополнительный функционаЛьный преобразователь подключен k одному из входов блока умножения, соединенного вторым своим входом с выходом сумматора, а выходом †. с входами основных функциональных преобразонателей.

Источники информации, принятые но внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ì 556542, кл. Н 02 К 29/02, 1974.

743128

Заказ .34.80/48

Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ ГосУдарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель 3. Горник

Редактор Н. Катаманина Техред М.Петкс Корректор М. Пожо