Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в металлорежущих станках, моделирующих стендах. Целью изобретения является упрощение и улучшение использования по нагреву. Указанная цель достигается выполнением коммутатора (К) 4 в электроприводе переменного тока управляемым и введением делителей частоты 9, 10, задатчика 11 сигнала коррекции, фазосдвигающего блока 12, блока 13 управления К 4 и блока 14 сдвига. В результате обеспечивается управление К 4 бесконтактного тахогенератора 3 с помощью индуктивного датчика 2 положения ротора двигателя 1 без использования дополнительного фотоэлектрического датчика положения , имеющего ограниченный диапазон рабочих температур. 4 ил. со со О5 00 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,Я0„„1336189 А 1 (so 4 Н 02 P 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K ABTOPGK0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4030773/24-07 (22) 05.03.86 (46) 07.09.87. Бюл. № 33 (72) Б. М. Боченков, И. В. Гутенберг, Л. В. Музалевский, С. В. Нечаев, С. Л. Рояк и Л. В. Смоляр (53) 621.316.718.5 (088.8) (56) Бродовский В. Н. и др. Бесколлекторные тахогенераторы постоянного тока.— М.: Энергоиздат, 1982, с. 115, рис. 6.1.

Коган В. Г. и др. Транзисторные приводы с бесколлекторными синхронными двигателями для станков с ЧПУ.— Электротехническая промышленность, сер. «Электропривод», 1984, вып. 1(123), с. 11 — 14. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в металлорежущих станках, моделирующих стендах.

Целью изобретения является упрощение и улучшение использования по нагреву. Указанная цель достигается выполнением коммутатора (К) 4 в электроприводе переменного тока управляемым и введением делителей частоты 9, 10, задатчика 11 сигнала коррекции, фазосдвигающего блока 12, блока 13 управления К 4 и блока 14 сдвига.

В результате обеспечивается управление К 4 бесконтактного тахогенератора 3 с помощью индуктивного датчика 2 положения ротора двигателя 1 без использования дополнительного фотоэлектрического датчика положения, имеющего ограниченный диапазон рабочих температур. 4 ил.

1336189

Изобретение относится к электротехнике, а именно к частотно-управляемым электроприводам, построенным на основе машины переменного тока и бесконтактного тахогенератора, и может быть использовано, например, в металлорежущих станках, моделирующих стендах и т. д.

Целью изобретения является упрощение конструкции и улучшение использования двигателя по нагреву.

На фиг. 1 изображена функциональная схема электропривода переменного тока; на фиг. 2 — принципиальные схемы возможных вариантов исполнения второго делителя частоты, блока сдвига и блока управления коммутатором; на фиг. 3 — эпю ры, поясняющие работу второго делителя частоты, блока сдвига и блока управления коммутатором; на фиг. 4 — эпюры, поясняющие работу коммутатора.

Числа пар полюсов двигателя, синхронного тахогенератора и индуктивного датчика положения равны соответственно трем, двум и одному, а число фаз синхронного тахогенератора равно трем (фиг. 2 — 4).

Электропривод переменного тока содержит двигатель 1 переменного тока (фиг. 1), индуктивный датчик 2 положения ротора двигателя, бесконтактный синхронный тахогенератор 3, механически связанные с ротором двигателя 1 переменного тока, коммутатор 4, информационные входы которого подключены к выходам бесконтактного синхронного тахогенератора 3, последовательно соединенные генератор 5 импульсов и блок 6 согласования частот, подключенный выходом к входу индуктивного датчика 2 положения ротора, последовательно соединенные формирователь 7 управляющих сигналов с тремя входами и усилитель 8 фазных токов, выходы которого подключены к фазным обмоткам двигателя 1 переменного тока, при этом первый вход формирователя 7 управляющих сигналов соединен с выходом индуктивного датчика 2 положения, а второй вход — с выходом коммутатора 4, выполненного управляемым. В электропривод переменного тока введены два делителя 9 и 10 частоты, задатчик 11 сигнала коррекции, фазосдвигающий блок 12 с двумя входами, блок 13 управления коммутатором с управляющим и информационным входами и блок 14 сдвига, подключенный выходом к информационному входу блока 13 управления коммутатором 4, управляющий вход блока 13 соединен с выходом фазосдвигающего блока 12, выход блока 13 управления подключен к управляющему входу коммутатора 4, входы делителей 9 и 10 частоты соединены с выходом генератора 5 импульсов. Выход первого делителя 9 частоты подключен к третьему входу формирователя 7 управляющих сигналов, а выход второго делителя 10 частоты — к входу блока 14 сдвига. Первый вход фазо5

50 сдвигающего блока 12 соединен с выходом индуктивного датчика 2 положения, а второй — с выходом задатчика 11 сигнала коррекции.

Делители 9 и 10 частоты содержат регистр 15 (фиг. 2), охваченный через элемент И-НЕ 16 обратной связью. Выход регистра 15 через другой элемент И-НЕ 17 является выходом делителя частоты. Блок 14 сдвига содержит регистр 18, работающий в режиме сдвига. Блок 13 управления имеет регистр 19, работающий в режиме записи, С-вход которого является управляющим, а

D-входы — информационными входами блока 13 управления.

В качестве датчика 2 положения может быть использована электрическая машина типа сельсина или вращающегося трансформатора, работающая в режиме фазовращателя. Тахогенератор 3 представляет собой синхронный генератор с трапецеидальной формой выходного напряжения. Генератор 5 импульсов может содержать последовательно соединенные RC-цепи и элементы И-НЕ.

Блок согласования частоты может быть выполнен в виде последовательно соединенных делителя частоты и формирователя гармонических сигналов. В качестве задатчика 11 сигнала коррекции может быть использован любой регулируемый источник напряжения, в простейшем случае это потенциометр, подключенный к шинам питания системы управления электроприводом. Фазосдвигающий блок 12 может быть выполнен из последовательно соединенных суммирующего компаратора и формирователя импульсов. Входы суммирующего компаратора являются входами фазосдвигающего блока 12, выходом которого служит выход формирователя импульсов.

Электропривод переменного тока с бесконтактным тахогенератором работает следующим образом.

Обмотки двигателя 1 (в качестве которого используется асинхронный или синхронный двигатель) питаются от усилителя 8 фазных токов. На валу двигателя установлен датчик 2 положения ротора. Генератор 5 импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы Ur с частотой f (фиг. 3 a); которые поступают одновременно на входы делителей

9 и 10 частоты и блок 6 согласования частот, на выходе которого формируется требуемая двухфазная система синусоидальных напряжений для обеспечения работы датчика 2 положения ротора в режиме фазовращателя. Частота этих напряжений равна — — — — (где Ри и Р c — числа пар

Рд Ри сг полюсов соответственно двигателя и синхронного тахогенератора) .

Выходное напряжение датчика 2 положения ротора (фиг. 3 ж) определяется выражением

1336189

При этом

О= 2юфр/+Оо, 35

55 где 8 — геометрический угол между осью первичной обмотки датчика 2 положения ротора, питающейся напряжением Ui=Ui+

)(sin — — — --t (фиг. 3 е), и осью его ротора.

f 2л

Pд ° Рисг где fnp — частота вращения ротора двигателя;

E). — значение угла при Ьр = О.

Коэффициенты деления делителей 9 и 10 частоты равны соответственно Р . Р- и

Рдп ° Pn, где Pa — число пар полюсов датчика 2 положения ротора.

Импульсы с выхода (Un ) делителя 10 частоты с частотой Р Р (фиг. 3 б) по.

Рдп. Рд ступают на вход блока 14 сдвига, на выходе которого образуется многофазная система прямоугольных импульсов (йс) той же частоты (фиг. 3 д, в, г), причем импульсы соседних фаз сдвинуты друг относительно друга на угол rp, определяемый числом фаз тахогенератора 3 и схемой выполнения коммутатора 4. Эти импульсы поступают на информационные входы блока 13 управления.

Напряжение Uz (фиг. 3 ж) с выхода датчика 2 положения поступает на первый вход фазосдвигающего блока 12, который для согласования положения осей обмоток статора тахогенератора 3 с осями входных обмоток датчика 2 положения ротора дополнительно смещает фазу Uq на угол а, являющийся функцией напряжения U., поступающего с выхода задатчика 11 сигнала коррекции на второй вход фазосдвигающего блока 12. В моменты времени

Рисг ° Рд (Рд»Я+д)

to — — — — ——

2 sf т. е. в моменты смены знака алгебраической суммы входных напряжений фазосдвигающего блока 12 с отрицательного на положительный, на его выходе формируется импульс Ue«(фиг. 3 з), поступающий на управляющий вход блока 13 управления. При этом в последнем записывается информация с выхода блока 14 сдвига (фиг. 3 и, к, д).

После окончания этого импульса информация на выходах блока 13 управления, соответствующая моменту времени 4, сохраняется до прихода следующего импульса. Таким образом, на каждом из выходов блока 13 управления формируется логический сигнал

U„;=sign (sin (— -- 4+ ;) ) 2л(Рдп ° Р или с учетом приведенного выражения для 4

U„;=sign{sin (Рис (О+ — -) +ср;) }, ï

30 где — порядковый номер выхода блока

13 управления (фиг. 4 г, д, е). Т. е. фаза сигнала U; связана с углом поворота ротора коэффициентом P ., учитывающим число пар полюсов синхронного тахогенератора 3.

С выходов блока 13 управления сигналы

U; поступают на управляющие входы коммутатора 4, определяя открытое или закрытое состояние его каналов.

Горизонтальные участки трапецеидальных ЭДС li, 4 и 4 (вершина трапеции) соответствующих фазных обмоток тахогенератора 3 (фиг. 4 а, б, в), подключенных к информационным входам коммутатора 4, передаются на его выход при соответствующих сигналах U;, которые являются функциями положения ротора.

Таким образом, выходное напряжение коммутатора 4, являющееся выходным напряжением тахогенератора (U ), состоит из горизонтальных участков трапецеидальных

ЭДС фазных обмоток тахогенератора (фиг. 4 ж) и его величина прямо пропорциональна частоте вращения двигателя 1.

Напряжение U-, которое является сигналом обратной связи по скорости, поступает на второй вход формирователя 7 управляющих сигналов. На первый его вход поступает напряжение l с выхода датчика 2 положения ротора, а на третий — напряжение с выхода делителя 9 частоты с частотои -, преобразуемое в этом блоке

Р дп Р исг в гармонический сигнал U> той же частоты.

РдР»сгРд»О

В моменты времени 4 = — — — — -, т. е.

2 f в моменты смены знака напряжения С4 с отрицательного на положительный, в формирователе 7 управляющего сигнала производится запись напряжения Uo, соответствующего моменту времени 4ь и хранение его до прихода следующего импульса. В результате формируются напряжения

U4=sin 4 — япРд»0, 2лf

Рдп ° Рисг

Ug=cos — — — -. toi=cosPn»(), 2лf

Pnn ° Рисг с помощью которых производятся координатные преобразования сигналов из системы координат, связанной с ротором, в том числе сигнала задания момента, являющегося функцией ошибки по скорости, в неподвижную систему координат, связанную со статором. Выходные напряжения формирователя управляющего сигнала являются управляющими сигналами для усилителя разных токов.

Таким образом, введение в электропривод переменного тока с бесконтактным тахогенератором двух делителей частоты, блока сдвига, блока управления коммутатором, фазосдвигающего блока и задатчика сигнала кор1336189 рекции с соответствующими связями позволяет управлять коммутатором бесконтактного тахогенератора с помощью индуктивного датчика положения без использования дополнительного фотоэлектрического датчика положения, имеющего ограниченный диапазон рабочих температур, и, следовательно, упростить конструкцию и улучшить использование двигателя по нагреву по сравнению с известным решением.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержащий двигатель, индуктивный датчик положения ротора и бесконтактный синхронный тахогенератор, механически связанные с ротором двигателя, коммутатор, информационные входы которого подключены к выходам бесконтактного синхронного тахогенератора, последовательно соединенные генератор импульсов и блок согласования час; тот, подключенный выходом к входу индуктивного датчика положения ротора, последовательно соединенные формирователь управляющих сигналов с тремя входами и усилитель фазных токов, выходы которого подключены к фазным обмоткам двигателя, первый вход формирователя управляющих сигналов соединен с выходом индуктивного датчика положения, а второй вход — с выходом коммутатора, отличающийся тем, что, с целью упрощения и улучшения использования двигателя по нагреву, коммутатор выполнен управляемым, и введены два делителя частоты, задатчик сигнала коррекции, фазосдвигающий блок с двумя входами, блок

10 управления коммутатором с управляющим и информационным входами и блок сдвига, подключенный выходом к информационному входу блока управления коммутатором, управляющий вход которого соединен с выходом фазосдвигающего блока, причем выход блока управления коммутатором подключен к управляющему входу коммутатора, входы делителей частоты соединены с выходом генератора импульсов, выход первого делителя частоты подключен к третьему входу формирователя управляющих сигналов, выход второго делителя частоты — — к входу блока сдвига, первый вход фазосдвигающего блока соединен с выходом индуктивного датчика положения, а второй — с выходом задатчика сигнала коррекции.

1336189 а

//л

1/ас

6 е

1/z

1/4, 3

Уу

И

1/у

К

v„ и и е

Составитель А. Жилин

Редактор О. 1Орковецкая Техред И. Верес Корректор А. Обручар

Заказ 3812/53 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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