Моментный электропривод

 

(и)828352

О П И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.06.79 (21) 2785759/24-07 с присоединением заявки № (51) М. Кл.

Н 02Р 5/28

Н 02К 26/00

ГосУдаРстненный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания 07.05.81 (53) УДК 621.313.333 (088.8) ло делам изобретений и открытий.ГеВ gr.

В. Б. Братцев, И. В. Блинов, Ю. П. Браидин и В. Б. Р@ййин"" "-ТИО„j. Y 5P q t1 cd i „, я, Д

/ J)tt lг (tt!г .р °, (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) МОМ Е НТ Н Ы Й ЭД Е КТРО П Р И ВОД

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано преимущественно в качестве исполнительного механизма в системах автоматического регулирования и управления, требующих высокой стабильности вращающего момента и повышенной надежности в эксплуатации.

Известен моментный электропривод с индукторным двигателем, содержащим стагор с первичной и вторичными обмотками статора и зубчатый ротор. Для получения максимального пускового момента двигателя индуктивное сопротивление вторичных обмоток компенсируется конденсаторами, включенными параллельно этим обмоткам и образующими с ними контуры, настроенные в резонанс с частотой источника питания (1).

Недостатком этого моментного электропривода является зависимость пускового момента от величины параметров контура (индуктивности вторичных обмоток, емкости конденсаторов) и частоты питающего напряжения. При изменении этих параметров за счет технологического разброса и влияния температуры пусковой момент значительно изменяется.

Известен также моментный электропривод, содержащий индукторный двигатель с первичными обмотками, подключенными к усилительно-преобразовательному устройству, и вторичной обмоткой, шунтированной конденсатором и образующей с ним резонансный контур. Для повышения стаоильности пускового момента в моментный электропривод введен управляемый частотный модулятор с входами по модулирующей и несущей частоте, причем вход по модулирующей частоте соединен с низкочастотным по отношению к несущей частоте генератором, а вход по несущей частоте подключен через соответствующие преобразователи рода сигнала (последовательно соединенные синхронный детектор, сглаживающий фильтр и амплитудный детектор) к резонансному контуру (2).

Такое построение моментного электропривода позволяет осуществить автоматическую настройку контура в резонанс с частотой источника питания путем изменения этой частоты. Это обеспечивает стабильность пускового момента при изменении индуктивности обмотки двигателя и емкости конденсатора.

Однако, в случае применения более экономичного индукторного двигателя, имеющего несколько вторичных обмоток, в известном электроприводе невозможно получить максимальное значение пускового момента, так как путем изменения частоты

828352

65 источника питания невозможно настроить все вторичные контуры в резонанс, поскольку собственные частоты контуров могут отличать друг от друга. Кроме того, недостатком моментного электропривода является нестабильность вращающего момента при различных угловых положениях ротора, ооусловленная возможными технологическими и эксплуатационными дефектами двигателя, приводящими к искажению кругового магнитного поля двигателя вследствие асимметрии фаз.

Наиболее близким решением к изобретению по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является моментный электропривод, содержащий безобмоточный зубчатый ротор и статор с первичными обмотками с фазосдвигающим конденсатором, подключенными к источнику переменного напряжения, и вторичными обмотками, каждая из которых совместно с преобразователем напряжение — емкость образует параллельный резонансный контур, последовательно соединенный с амплитудным детектором, сглаживающим фильтром и синхронным детектором. Преобразователь напряжение — емкость шунтирован цепью из последовательно соединенных ключевого элемента и конденсатора. Опорный вход синхронного детектора и вход ключевого элемента соединены с низкочастотным генератором. Выход синхронного детектора соединен с входом фильтра нижних частот, соединенного выходом с управляющим входом преобразователя напряжение — емкость.

Это позволило исключить автоматическую подстройку всех контуров в резонанс с частотой источника переменного напряжения путем изменения величины емкости преобразователя — емкость соответствующего контура. При этом все контуры настраиваются в резонанс, пусковой момент достигает максимального значения и сохраняет стабильность при изменении параметров всех резонансных контуров и частоты источника переменного напряжения (31.

Однако известный электропривод сохраняет нестабильность вращающего момента, вызванную асимметрией фаз, обусловленной следующими технологическими и эксплуатационными дефектами двигателя: несоосностью положений ротора и статора двигателя; дефектами зубцов ротора или статора; деформацией ротора или статора.

Так как воздушный зазор между зубцами ротора и статора для увеличения пускового момента выполняется предельно малым (100 мкм), то даже небольшие технологические и эксплуатационные дефекты двигателя приводят к асимметрии фаз и искажению кругового магнитного поля в магнитной системе двигателя, что вызывает

45 нестабильность вращающегося момента при различных угловых положениях ротора.

Целью изобретения является повышение точности регулирования момента независимо от наличия технологических и эксплуатационных дефектов.

Указанная цель достигается тем, что в моментном электроприводе, содержащем индукторный электродвигатель с безобмоточным зубчатым ротором и статором с первичными обмотками, подключенными к источнику переменного напряжения, и вторичными обмотками, каждая из которых соединена с преобразователем напряжение — емкость, образуя резонансный контур, управляющий вход преобразователя через фильтр нижних частот соединен с выходом синхронного детектора, введены вычитающие блоки по числу вторичных обмоток, при этом каждая вторичная обмотка соединена с управляющим входом детектора, опорный вход которого через вычитающий блок соединен с двумя другими вторичными обмотками.

На фиг. 1 представлена структурная схема моментного электропривода; на фиг.

2 — векторные диаграммы напряжений на вторичных обмотках двигателя.

Моментный электропривод (фиг. 1) содержит индукторный двигатель с безобмоточным зубчатым ротором 1 и статором с первичными обмотками 2, 3 с фазосдвигающим конденсатором 4 и вторичными обмотками 5 в каждой фазе. Обмотки 2 и 3 подключены к источнику 6 переменного напряжения, имеющему частоту, например

1000 Гц. Обмотки 5 совместно с преобразователями 7 в каждой фазе напряжение— емкость образуют параллельные резонансные контуры. Каждая из обмоток 5 соединена с управляющим входом синхронного детектора 8, опорный вход которого через вычитающий блок 9 соединен с двумя другими вторичными обмотками. Выход детектора 8 через фильтр 10 нижних частот соединен с управляющим входом преобразователя 7 соответственно.

Моментный электропривод работает следующим образом.

При подаче на обмотки 2 и 3 переменного напряжения, например частотой 1000 Гц, от источника 6 в обмотках 5, образующих резонансные контуры совместно с преобразователямп 7, настроенные в резонанс с частотой источника 6, индуктируются вторичные напряжения U>, У2, Ua и в двигателе возникает вращающееся магнитное поле.

При этом, если двигатель не имеет технологических и/или эксплуатационных дефектов, то вторичные напряжения (фиг. 2,а) образуют симметричную систему фаз, т. е. напряжения равны по величине и сдвинуты по фазе на 120 . В этом случае фазовый сдвиг (p между каждой из фаз и векторнои

828352 разнос ью двух других фаз равен 90 . При этом напряжения Уь Uz, U, поступающие на управляющие входы детекторов 8 с соответствующей вторичной обмотки 5, поступающие на их опорные входы с двух других вторичных обмоток через блок 9, также сдвинуты между собой на 90 . На выходах синхронных детекторов 8 и фильтров 10 напряжение равно нулю.

Если двигатель выполнен с технологиче- 1р скими погрешностями или имеет эксплуатационные дефекты, то вторичные напряжения Уь Уъ /з образуют несимметричную систему фаз (фиг. 2,б), т. е. напряжения не равны по величине, и фазовый сдвиг между ними отличается от 120. В этом случае фазовый сдвиг <р между напряжением каждой из фаз и напряжением, равным разности двух других фаз, становится большим или меньшим 90 . На выходах детекторов 8 и фильтров 10 появляется постоянное напряжение соответствующего знака. Это напряжение изменяет величину емкостей преобразователей 7. При этом фазовые сдвиги напряжений Уь U, Ua изменяются до тех пор, пока выходное напряжение синхронных детекторов 8 не станет равным нулю, т. е. фазовый сдвиг между каждой из фаз не станет равным 90 . Такое автоматическое симметрирование фаз обеспечивается как при изменении фазовых сдвигов всех трех вторичных напряжений друг относительно друга, так и при изменении фазовых сдвигов любого из них относительно двух других. 35

Благодаря этому, токи вторичных обмоток образуют симметричное круговое поле и величина вращающего момента двигателя сохраняет стабильность при различных угловых положениях. ротора независимо от наличия в двигателе технологических и эксплуатационных дефектов и, кроме того, повысить эксплуатационную надежность привода.

Формула изобретения

Моментный электропривод, содержащий индукторный электродвигатель с безобмоточным зубчатым ротором и статором с первичными обмотками, подключенными к источнику переменного напряжения, и вторичными обмотками, каждая из которых соединена с преобразователем напряжение— емкость, образуя резонансный контур, управляющий вход преобразователя через фильтр нижних частот соединен с выходом синхронного детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования момента, введены вычитающие блоки по числу вторичных обмоток, при этом каждая вторичная обмотка соединена с управляющим входом синхронного детектора, опорный вход которого через вычитающий блок соединен с двумя другими вторичными обмотками.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сборник «Бесконтактные электрические машины», Рига, «Зпнатне» 1961, вып. 15, с. 138, 192.

2. Авторское свидетельство СССР

Хо 518058, кл, Н 01 К 26/00, 1976.

3, Авторское свидетельство СССР по заявке Ме 2567359/07, кл. Н 02К 26/00, 1978.

У2

Техред И. Пенчко

1 едактор Г. Петрова

Заказ 1003/15 Изд Лг, 343 Тираж 749 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Фиа Р

Составитель В. Тарасов

Корректоры: О. Силуянова и H. Федорова