Электропривод

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ и АВТОИ. КОМУ СИИ ЮТИЬСТВУ

Союз Советских

Социаиистнчасиих

Рвсиубиии («I 746828 (61 ) Дополнительное к ввт. с вид-ву(22) Завалено 28.07.77 (М) 251 059#407 (5()М. Кл, с ирисоедииеинее» заявки МН 02 К 29/04

Н 02 Р 8/00 еееудеретеейлей квинтет

СССР до делан нзебретеннй н атхрытнй (23) ЙриоритетОпубликовано 07.07.80. Бизллетень .% 25 (53) УДК621.Э 14. .632 (088.8) Дата опубликовании описании 09.07.80

B. Г. Шеминов, B. Е. Агеев, С. И. Пушкин и H. Н. Цибина (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЗЛЕКТРОПРИВОД

:-:--Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в бесконтактных электроприводах систем автома-тики, в частности шаговых электроприводах.

Известны устройства для управления шаговыми движителями, содержащее формирователь питания, блок контроля обраа ной связи и датчик обратной связи, причем датчик обратной связи выполнен в виде диодов, шунтируюших фазы двигателя, и общего для них резистора (1) .

Однако данный способ получения образ ной связи может быть применен только в электроприводах с однополярной коммутацией фаз. Кроме того, контроль скорости и угла поворота осуществляется непостоянно и сопровождается высоким уровнем помех.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электропривод, содержащий m -фазный преобразователь питания с числом выходов силового тока и е чис2 лом входов для подключения обратной связи равным числу фаз, rn фазный электродвигатель, в провода питания которого включены блоки контроля обратной связи, выполненные с использованием трансформаторов тока, который создает на резисторе падение напряжения, пропорциональное току статора P).. Но в сигнале обратной ! связи при этом имеется значительный процент помех, обусловленный действием

ЭДС самоиндукини, взаимоиидукиии и напряжения питания, это приводит к значительному ухудшению точности регулирования и качества контроля.

11елью изобретения является повышение точности регулирования.

Зто достигается тем, что электропровод снабжен имитатором статора, элементы которого включены в m -фазный многоугольник, а трансформаторы тока снабжены дополнительными первичными обмотке.ми, причем хонды дополнительных первич ных обмоток соединены с началами первичных обмоток трансформаторов тока и подключены

d(Ц= jR+ L — а,. где Я = 3 - активное сопротивление

А фазы имитатора;

L = L - индуктивность фазы имитатора выбираются иэ расчета, чтобы ток по обмоткам 13, 14, 15 соответствовал составляющим тока от напряжения питания, ЭДС самоиндукпйи и взаимоиндукпии, проходапего по обмоткам 7, 8, 9. Таким образом ток, проходящий по обмоткам

13, 14, 15, определяется напряжением питания, ЭДС самоиндукпии и вэаимоиндукдии, составляющая ЭЙС самоиндукш и

3 - 7468 к соответствующим выходам преобразоватетеля, а начала дополни альных первичных обмоток подключены к соответствующим фазам имитатора статора, .начала и конпы вторичных обмоток трансформаторов тока подключены к соответствующим входам для подключения обратной связи в преобразователе питания. При этом имитатор статора может быть выполнен на резисторах и индуктивностях или на резисторах. В случае выполнения имитатора статора на резисторах электропривод снабжается импульсными трансформаторами и резисторами по числу фаэ, причем начала первичных и вторичных обмоток импульсных трансфор маторов соединены с началами вторичных обмоток трансформаторов тока, первичные обмотки импульсных трансформаторов сое динены последовательно с резисторами и подключены параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока, à KQHUbf вторичных обмоток импульсных трансформаторов подключены к соОтветствующим входам для подключения обратной связи в преобразователе литания.

На фиг. 1 приведена принпипиальная схема электропривода для общего случая на фиг. 2 показан имитатор статора, . выполненный на резисторах и индуктивнос тях; на фиг. 3 приведена приндипиальная схема электропривода, в котором имитатор отатора выполнен на резисторах.

- =пектропривод содержит rn -фазный преобразователь питания 1, выполненный по мостовой схеме, блок контроля обрат ной связи, выполненный, например, на трансформаторах тока 2, 3 и 4, е -фаэный электродвигатель 5, имитатор статора 6. Первичные обмотки 7, 8, 9 трансформаторов тока 2, 3, 4 подключены к выходам щ-разного преобразователя питания последовательно с фазами статора двигателя. Фазы 10, 11 12 имитатора стат pi подк почены параллельHo соответствую- 45 щим фазам статора электродвигателя через дополнительные первичные обмотки

13, 14, 15 трансформаторов тока, причем первичные обмотки каждого трансформатора тока соединены с выходом преобра50 зователя питания разноименными конпами, Вторичные обмотки 16, 17, 18 трансформаторов тока соединены с сбответствукьшими входами для подключения обратной связи в преобразователе питания. Фазы имитатора 6 могут быть выполнены как последовательно соединенные индуктивности 19, 20, 21 и резисторы 22, 23, 24, (см. фиг. 2).

На фиг. 3 фазы имитатора статора выполнены на резисторах 25, 26, 27. Здесь между выходом каждого трансформатора тока и входом преобразователя питания включены импульсные трансформаторы 28, 29, 30, Одноименные концы первичных обмоток 31, 32, ЗЗ и вторичных обмоток

34, 35, 36 подключены к одному из кон юв вторичных обмоток 16, 17, 18 соответствующего трансформатора тока. Перй вичные обмотки импульсных трансформаторов соединены последовательно с резисто-: рами 37, 38, 39.

Устройство работает следующим обраGOM, При вращении ротора двигателя по фазам статора и обмотки 7, 8 9 протекает ток, определяемый уравнением

Д 1 ц jg +L, — -e, д А где tJ - напряжение питания;

Я - активное сопротивление обмот

А ки двигателя;

- индуктивность обмотки двигаД теля;

8 — ЭДС вращения, пропорпиональная скорости ротора.

В этом уравнении для простоты опущено слагаемое, соответствующее ЭОС самоиндукиии и взаимоиндукпии. Индуктивность обмоток 7, 8, 9 мала по сравнению с индуктивностью двигателя, поэтому ею можно пренебречь. Таким образом, ток, про ходящий по обмоткам 7, 8» соответст вует составляющим от напряжения питания, ЭДС самоиндукпии, взаимоиндукпии и Э5С вращения. Соответственно по обмоткам

13, 14, 15 и последовательно соединенным с ними фазам 10, 11, 12 имитатора статора проходит ток, который определяется уравнением

746828 6 вторичные обмотки 34, 35» импульсных трансформаторов включены в качеств ве вольтодобавки, сигнал, возникакяпий на этой обмотке и соответствующий им пущему от ЭДС самоиндукции, вычитаетсяя иэ сигнала на вторичных обмотках 16, 17, 18 трансформаторов тока и компенси о- рует импульс от ЭДС самоиндукции, воэниканяций на этих обмотках. Таким обра10 эом на вход преобразователя питания поступает сигнал, в значительной мере свободный от помех.. (помехи в этом сигнале составляют порядка 12%). Следует отметить, что сигнал обратной связи в предла15 гаеаам устройстве может быть снят как с ку фаз, находящихся под током TBK и с обес»

С точеннътх фаэ. Воэможность введения импульсного регулирования и отсутствие .. ,помех (в схеме на фиг, 1, 2) в сигнале

20 обратной связи расширяет сферу применения устройства и делает регулирование боия лее точным. Недостатком схем на фиг. 1, Ф

8, 2, реализующих данное устройство, являются значительные габарить индуктивноо25 тей имитатора. статора.

Схема устройства, приведенная на фиг. 3, за счет выполнения имитатора статора на резисторах имеет незначительков ные габариты и большую экономичность.

Таким образом использование данного устройства позволит проектировать конс1 руктивно простые и компактные электроприводы для систем автоматики, где требуется повышенная точность регулирова35 ния, 5 и взаимоиндукции, составляющая ЭДС вращения отсутствует, так как имитатор статора представляет собой статическое устройство, в котором нет ротора и, следовательно, потокосцепления, обеспечивающего ЭДС вращения. Токи в обмотках 7, 8, 9 и 13, 14, 15 создают намагничивакяцие силы, намагничивакяпая сила обм ток 7, 8, 9 больше намагничивакяцей си лы обмоток 13, 14, 15 на величину составляющей от ЭЙС вращения обмотки 11

Так как обмотки включены встречно, то намагничивающие силы и соответствен но потоки вычитаются и результирующий поток в сердечнике обусловлен только составляющей от ЭДС вращения, посколь составляющие от напряжения питания M самоиндукции и взаимоиндукпии уничтожаются, компенсируя друг друга. Реэульти рующий поток наводит во вторичной обмотке 16, 17, 18 электродвижущую силу, которая определится только ЭДС вращен сигнал со вторичных обмоток 16, 17, 1 свободный от помех, поступает на вход преобразователя питания.

В устройстве, показанном на фиг. 3, сопротивления фаз имитатора статора бе;рутся такими, чтобы число ампервитков обмоток 7, 8, 9 было равно числу ампервит обмоток 13, 14, 15 и намагничивающие силы от напряжения питания, создаваемь этими обмотками, компенсировались. Д устранения оставшейся помехи от ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции, которая накладывается на сигнал от ЭДС вращения, здесь применен метод вольтодобавки, — - реализованный на импульсных трансформаторах 28, 29, 30. Напряжение с вторичных обмоток 16, 17, 18 трансформаторов тока приложено к последовательно соединенным первичным обмоткам 31, 32, 33 импульсных трансформаторов и резисторам 37, 38, 39.

Первичные обмотки 31, 32, 33 импульсных трансформаторов рассчитываются 5 таким образом, чтобы часть входного сигнала, соответствующая ЭДС самоиндукпии и взаимоиндукции и возникающая в начале сигнала, передавалась во вторичные обмотки 34, 35, 36 с наименьшими иска,50 жениями. Так как импульсные трансформаторы рассчитаны на длительность импульса, соответствующего ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции, то по окончании этого импульса трансформатор переходит в насьппение и остальная часть сигнала, соот- ветствующая ЭДС вращения, во вторичные обмотки не трансформируется, Поскольку

Формула изобретения

1. Электропривод, содержащий m -фаз» ный преобразователь питания с числом выходов силового тока и с числом входов для подключения обратной связи, равным числу фаэ, я -фазный электродвигатель, в проводе питания которого включены блоки контроля обратной связи, выполненные с использованием трансформаторов тока, отличающийся так, что, с целью повышения точности регулирования, он снабжен имитатором статора, элементы которого включены в жфаэный многоугольник или звезду, а транс форматоры тока снабжены дополнительны» ми первичными обмотками, причем концы дополнительных первичных обмоток соедин» наны с началами первичных обмоток траио форматоров тока и подключены к соотвеч» ствующим выходам преобразователя пита

7 74 ния, а начала дополнительных первичных обмоток подключены к соответствукиц м фазам имитатора статора, начала и конаы вторичных обмоток трансформаторов тока подключены к соответствующим входам для подключения обратной связи в преобразователе литания.

2. Эпектропривод по п. 1, о т л ич а ю ш и и с я тем, что имитатор статора состоит иэ резисторов и йндуктивностей е

3. 3 по п. 1, о т л ич а ю m и и с я тем, что он снабжен импульсными трансформаторами и ревисто рами по числу фаз, а имитатор статора состоит иэ резисторов, причем йачала первич ных и вторичных обмоток импульсных трансформаторов соединены с началами вторичных

6828 8 обмоток трансформаторов тока, первичные обмотки импульсных трансформаторов соединены последовательно с резисторами и подключены параллельно вторичным обмоч кам трансформаторов тока, а ионны вторичных обмоток импульсных трансформаторов подключены к соответствующим входам для подключения обратной связи в преобразователе питания.

10 Источники информа пни, принятые во внимание при експертиэе

1. Патент США hh 3368128, кл. 318-138 1964.

2. Синхронные приводы под ред. Чилиу кина М. Г. (Биб-ка по автоматике, . вып. 269 Злектроприводы с полупроводниковым управлением" ). М., Знергия, 1967, с. 18.