Моментный вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к моментным вентильным электродвигателям с неограниченным углом поворота ротора, к-рые находят широкое применение в прицизионных следящих системах, ч Целью изобретения является снижение пульсаций вращающего момента. Двигатель содержит статор с двухфазной синусной обмоткой 1, ротор 2, являющийся индуктором, синусно-косинусный вращающийся трансформатор 3, модулятор 4, фазочувствительные выпрямители 5, диодные функциональные преобразователи (ФП) первый 6 и второй 7, множительные устройства 8, блок сложения 9, блок вычитания 10, усилиN9 СО о СХ)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„127?308 А 1 (51)4 Н 02 К 29 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 3853700/24-07 (22) 11.02 ° 85 (46) 15.12,86. Бюл. У 46 (72) А.Ю. Афанасьев, E.È. Дорохов и Н.А. Иванов (53) 621.313.13.014.2:62! ° 382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1170565, кл. H 02 К 29/112, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Р 1171916, кл. Н 02 К 29/06, 1984. (54) МОМЕНТНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к области ,электротехники, в частности к моментным вентильным электродвигателям с неограниченным углом поворота ротора, к-рые находят широкое применение в прицизионных следящих системах.

Целью изобретения является снижение пульсаций вращающего момента. Двига" тель содержит статор с двухфазной синусной обмоткой 1, ротор 2, являющийся индуктором, синусно-косинусный вращающийся трансформатор 3, модулятор 4, фазочувствительные выпрямители 5, диодные функциональные преобразователи (ФП)1 первый 6 и второй 7, множительные устройства 8, блок сложения 9 блок вычитания 10 усилиЭ У

1277308

° о, о значения токов фаз 1 и 1, к-рые сравниваются с действйтельными энаВ каждый канал усиления входят усилитель 11, фазочувствительный выпрямитель 5 и множительное устройст- 25 во 8. Блок 9 сложения введен в первый канал усиления, а блок 10 вычитания — во второй канал усиления.

Вход каждого фазочувствительного выпрямителя 5 подключен к одной из вторичных обмоток синусно-косинусного вращающегося трансформатора 3.

Ротор 2 механически соединен с ротором синусно-косинусного вращающегося трансформатора 3, его вход сое35 динен с выходом модулятора 4, а выходы соединены с входами фазочувсттели тока 11, датчики тока 1?. Ротор

2 механически соединен с ротором синусно-косинусного вращающегося трансформатора 3. На входы ФП 6, 7 подан сигнал от задатчика момента 13. На выходе ФП 6 вырабатывается сигнал i являющийся поперечной составляющей системы статорных токов, а на выходе

ФП 7 — сигнал tg6, где 8 угол сдвига между осью магнитодвижущей силы обмотки статора и поперечной осью ротора. На выходах множительных устройств получаются сигналы — i sind., 1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к моментным вентильным электродвигателям с неограниченным углом поворота ротора, которые находят широкое применение в прецизионных следящих системах.

Целью изобретения является снижение пульсаций электромагнитного момента.

На чертеже представлена блок-схема моментного электродвигателя.

Двигатель содержит статор с двухфазной синусной обмоткой 1,, ротор 2, являющийся индуктором, синусно-косинусный вращающийся трансформатор 3, модулятор 4, фазочувствительные выпрямители 5, диодные функциональные преобразователи 6, 7, множительные устройства.8, блок 9 сложения, блок

10 вычитания, усилители 11 тока, 20 датчики 12 тока. где .4- угол поворота ротора и i созс .

Эти сигналы поступают на входы локов сложения 9 и вычитания 10, на выходах к-рых получаются желаемые чениями токов фаз 1< и i . Усилители 11 обеспечивают выполнение ра.o .,о венств i =i . 1 =1 . В результате

А повышается стабильность вращающего момента из-за уменьшения чувствительности к погрешностям в определении углов ck. и 9 . 1 ил.

2 вительных выпрямителей 5, их выходы соединены с входами соответствующих блоков 8 перемножения и соответственно с входом блока 9 сложения и входом блока 10 вычитания. Выход первого функционального преобразователя

6 соединен с управляющим входом модулятора 4, а выход второго функционального преобразователя 7 — с вторыми входами множительных устройств 8 °

К выходу фазочувствительного выпрямителя 5 подключен в первом канале усиления первый вход множительного устройства 8 и первый вход блока

9 сложения, а во втором канале— первый вход соответствующего множительного устройства 8 и первый вход блока 10 вычитания.

Выходы этих блоков соединены с входами усилителей ll тока, их вторые входы соединены с выходами дат-т чиков 12 тока. Фазы 1 обмотки статора соединены с входами датчиков

12 тока и с выходами усилителей 11 тока. Входом двигателя являются входы функциональных преобразователей

6, 7, на которые подан сигнал, пропорциональный требуемому электромагнитному моменту от задатчика 13 величины момента.

Двигатель работает следующим образом.

Сигнал управления в аналоговой форме подается на входы функциональных преобразователей 6, 7, на выходах которых вырабатываются сигналы

tg 9 согласно равенствам

1277308

M =-" -(Ч + Ч +4(L -Ь ) .i (1) о 2 о о Д с с (2) где М . а управляющий сигнал, являю-., щийся входным сигналом функциональных преобразователей и равный желаемому значению электромагнитного момента; выходной сигнал первого функционального преобразова-1 теля, равный поперечной составляющей системы статорных токов; выходной сигнал второго функционального преобразователя," угол сдвига между осью МДС обмотки статора и поперечной осью ротора; число пар полюсов; 2$ максимальное потокосцепление одной фазы с потоком индуктора; индуктивности фаэ обмотки статора соответственно по

30 продольной и поперечной осям. U =-gi since sindhi U =К созЫ sin :4 где Ы вЂ” угловая частота модуляций;

cl — угол поворота ротора, эл.

P °

Эти напряжения выпрямляются с учетом фазы и сглаживания фазочувствительными выпрямителями 5, на выходе которых получаются сигналы - i stan pL u

coso(.

Сигналы с выходов фазочувствительных выпрямителей 5 и второго функцио-И нального преобразователя 7 поступают на входы блоков 8 перемножения, на— выходах которых получаются сигналы

Блоки перемножения, сложения и вычитания формируют желаемые значения фазных токов, а усилители тока под- 35 держивают фазные токи близкими к желаемым.

Модулятор 4 преобразует сигнал 1 в переменное напряжение, питающее первичную обмотку синусно-косинусно- 40 го вращающегося трансформатора 3.

Напряжения на его выходных обмотках изменяются по законам

j)81 Si 6. — 1 1 1г с

tq8i Cosс = id CoS d., где 1 — продольная составляющая системы статорных токов.

На входы блока 9 сложения и блока

10 вычитания поступают сигналы с выходов фазочувствительных выпрямителей 5 по прямым связям и с выходов блоков перемножения — по перекрестным связям. На выходах блоков 9 и 10 получаются,желаемые значения токов фаз .<> ° о и 1 согласно формулам

-. о

1 А — - i Sided. i 1дСоэо =-1 Sin (g -9), (3 J

= i CoSo(+ ig Si = J. CoS(d -9), (4) где 1„, — амплитуда системы статорных токов.

Эти сигналы поступают на входы . усилителеи 11 тока, где они сравниваются с действительными значениями фазных токов статора, поступающих от датчиков 12 тока. Усилителя 11 обеспечивают выполнение равенств .0 .О

"А А В В

Равенства (1) — (4) получаются из условия получения требуемого электромагнитного момента М, при минимальных электрических потерях в обмотке статора

Р(Ч 1 +(L -L ) . 1 ) = М = соцарт

О (5) в

r(i + i )= r(i< + i ) =>min

° 2

А в где — активное сопротивление фазы обмотки.

Функция Лагранжа и условия ее стационарности имеют вид .2 .2

И S )- (.„+,)+, (i +

+(Ь,1-Ь ).з, ) (6)

2rig+ P (Ь -Ь )i =0

2ri + P (Ч, +(Ь -Ь ) i/=0 (7)

Исключая из равенст . (6) и (7) мно житель Лагранжа А, получаем квадратное уравнение .2 .2 (L -L )ig+9ig -(Ld-L )i =0

<(о Ч Ч имеющие решение

2 (Lд- Lц,)1

i 1 (8)

1о+ Ч +4(L Ь ) 1 о ° ) Я, с1, Подставляя выражения (8 ) в выражение (5), получаем равенство (1) .

1277308

1д = i Созе. +! 5; g

А В 1

Sin aL + 1 Со э с1

А Ь

IIGJIOKHM что ,о .о

i - -I Sin(g-e), i = I Cos (с -e). (9)

Из уравнений обобщенной электрической машины и равенств (9) следует, что

11 Х Sin8, а, = I Сове

При изменении фазных токов вентильного электродвигателя по закс- 15 нам, определяемьпч равенствами (1)— (4), угол между МДС статора и продольной осью ротора отличается от 11

/2 на корректирующий угол В,, благодаря чему используется реактивный 20 .момент, требуемый .электромагнитный момент достигается йри минимальных электрических потерях, а работа в зоне максимума электромагнитного момента по углу 8 повышает его ста- 2S бильность и делает двигатель нечувствительным к небольшим погрешностям в определении углов д-и Q

Явные аналитические выражения для функции 1 =f(M ) и tg6 = Ч (M ) от- 30 сутствуют. Поэтому этй функции следует затабулировать с помощью равенств (1) и .(2), задаваясь произвольными значениями тока i> и определяя соответствующие значения Г1

> и tg 6 . Полученные таблицы используются при построении функциональных преобразователей 6 и 7.

Таким образом, практически при сохранении электромашинной части датчика положения и силовой части схемы питания снижения потребляемая от электрической сети мощность за счет введения нелинейной коррекции в маломощную часть схемы питания, т.е. увеличен КПД, а также повышена стабильность электромагнитного момента по углу поворота ротора за счет работы в зоне максимума электромагнитного момента.

Ф о р м у л а:.и з о б р е т е н и я

Иоментный, вентильный электродвигатель, содержащий электромеханичес- 55 кий преобразователь, включаюший в себя ротор, статор с двухфазной обмоткой.якоря, каждая из фаз которой подключена к выходу одного из каналов усиления, содержащего усилитель с обратной связью по току фазы, и фазочувствительный выпрямитель, вход которого подключен к одной из вторичных обмоток синусно-косинусного вращающегося трансформатора, множительное устройство, а также первый и второй функциональный преобразователь, отличающийся тем, что, с целью снижения пульсаций электромагнитного момента, он снабжен модулятором, эадатчиком величины момента, в первый канал усиления введен блок сложения, а во второй — блок вычитания, управляющий вход модулято-. ра соединен с выходом первого функционального преобразователя, к выходу модулятора подключена первичная

I обмотка вращающегося трансформатора, к выходу фазочувствительного выпрямителя подключен в первом канале усиления первый вход множительного устройства и первый вход блока сложения, во втором канале — первый вход множительного устройства и первый вход блока вычитания, вторые входы каждого множительного устройства соединены с выходом второго функционального преобразователя, второй вход блока суммирования соединен с выходом множительного устройства второго канала, второй вход блока вычитания соединен с выходом множительного устройства первого канала, выходы блоков сложения и вычитания соединены в своем канале с входом усилителя, входы функциональных пре,образователей соединены с выходом saдатчика величины момента, первый функциональный преобразователь выполнен с возможностью реализации функции

Ю

Г1.= — (-1 Ч +4(I - ) " а о д, с1 а второй — с возможностью реализации функции

Ч, +) 4 +4(L -L ) iq о с1, <1 где И вЂ” выходной сигнал задатчика момента;

1ч, — выходной сигнал первого функционального преобразователя;

1277308

Составитель А. Санталов

ТехРед В.Кадар

Редактор Н. Швыдкая

КорректоР M. Шароши

Заказ 6755/52

Тираж 631

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 9 — выходной сигнал второго функционального преобразователя;

Π— угол сдвига между МДС об- мотки статора и поперечной осью ротора;

P — число пар полюсов; ф — максимальное потокосцеплео ние одной фазы с потоком индуктора; — индуктивности фаз обмотки

9 (1 статора соответственно по продольной и поперечной осям.