Шаговый электропривод переменного тока

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

1511 4 Н 02 Р 8/00, 7/62

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,;, К Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ < с, ц (21) 4124001/24-07 (22) 19.06.86 (46) 07.04.88. Бюл. № 13 (71) Московский энергетический институт (72) Л. Б. Масандилов и 10. И. Гетман (53) 621.313.525 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 408446, кл. Н 02 P 7/62, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 748765, кл. Н 02 P 7/62, 1978. (54) ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к дискретному электроприводу с асинхронными двигателями.

Цель изобретения состоит в снижении шума

„„SU„„1387164 А1 и вибрации при работе привода. Привод содержит три асинхронных двигателя 1 — 3 с несимметричными обмотками роторов, например с отключением части стержней короткозамкнутой обмотки. Роторы соединены жесткими элементами 4 и 5 в одинаковом относительно иесимметрии обмоток положении. Выводы статорных обмоток двигателей 1 — 3 соединены с трехфазной сетью 6 через ключи 7 — 15, причем управляющие входы этих ключей соединены в группы так, что одноименные выводы статорных обмоток одновременно подключаются к разным фазам сети 6. Благодаря этому устраняется или значительно снижается пульсация суммарного момента двигателей.

1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1387164

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в дискретном электроприводе с асинхронными двигателями.

Цель изобретения — снижение шума и вибрации при работе привода.

На фиг. 1 приведена структурная схема электропривода с тремя двигателями; на фиг. 2 — то же, с двумя двигателями; на фиг. 3 — то же, с уменьшенной ценой шага.

Электропривод (фиг. 1) содержит три одинаковых асинхронных двигателя 1 — 3 с несимметричным ротором, валы которых сочленены между собой с помощью жестких соединительных элементов 4 и 5. Подключение статорных обмоток двигателей к зажимам трехфазной сети 6 переменного тока производится с помощью ключевых элементов 7—

15, причем статорные обмотки двигателя 1 подключаются к сети 6 через ключевые элементы 7 — 9, двигателя 2 — через элементы 10 — 12, а двигатели 3 — через элементы 13 — 15, при этом элементы 7, 12 и 14 присоединены к зажимам фазы А сети 6, элементы 8, 10 и 15 — к зажимам фазы В, а элементы 9, 11 и 13 — к зажимам фазы С.

Электропривод также содержит последовательно соединенные генератор 16 тактовых импульсов и распределитель 17 импульсов, а также командный блок 18, один выход которого присоединен к управляющему входу генератора 16, а другой — к входу выбора направления распределителя 17, выходы которого присоединены к соответствующим управляющим входам ключевых элементов 7 — 15.

Электропривод (фиг. 2) содержит два одинаковых двигателя 1 и 2 с несимметричным ротором, валы которых сочленены между собой с помощью соединительного элемента 4, а подключение статорных обмоток к сети 6 переменного тока производится с помощью ключевых элементов 7 — 12 аналогично приводу, изображенному на фиг. 1. Привод также содержит последовательно соединенные генератор 16 и распределитель 17 импульсов, а также командный блок 18, один выход которого присоединен к управляющему входу генератора 16, а другой — к входу выбора направления распределителя 17, выходы которого присоединены к соответствующим входам ключевых элементов 7 — 12.

В электроприводе с уменьшенной ценой шага (фиг. 3) статорные обмотки трех одинаковых асинхронных двигателей 1 — 3 с несимметричными роторами, валы которых сочленены между собой с помощью соединительных элементов 5 и 4, подключаются к сети 6 переменного тока с помощью ключевых элементов 7 — 15. Статорные обмотки двигателей соединены в «звезду», а их общая нулевая точка 19 подключена к нулевой точке

55 сети 6 через ключевой элемент 20. Управляет работой ключевых элементов 7 — 15 и 20 дешифратор 21, входы которого подключены к выходам распределителя 17, а выходы— к управляющим входам ключевых элементов 7 — 15 и 20. Тактовый вход распределителя 17 импульсов соединен с выходом генератора 16, а управляющий — с выходом командного блока 18, второй выход которого присоединен к управляющему входу генератора 16.

Электропривод вначале подготавливают к работе. При этом один раз, например, при монтаже устройства производят фазировку валов двигателей 1 — 3 и их статорных обмоток. Для этого при свободных валах двигателей 1 — 3 подключают к двум зажимам сети одинаковые части их фазных обмоток (например, замыкают ключевые элементы 7 и 8, 10 и 11, 13 и 14). Вал каждого двигателя при этом перемещается в точку своего устойчивого углового положения, после чего двигатели 1 — 3 отключают от сети и в указанных точках валы сочленяют между собой с помощью соединительных элементов 4 и 5. После этого вторую часть фазных обмоток одного из дви- гателей, например двигателя 1, подключают к сети 6 с помощью элементов 8 и 9 и фиксируют направление движения вала из первого устойчивого углового положения к другому устойчивому положению, затем эту часть обмоток отключают от сети 6 и возвращают вал в первое угловое положение, далее определяют аналогичные вторые части фазных обмоток остальных двигателей

2 и 3 путем выбора той части обмоток каждого статора, которые при подключении к двум зажимам сети 6 при замыкании ключевых элементов 11 и 12 для двигателя 2 и элементов 14 и 15 для двигателя 3 обеспечивают поворот вала из первого устойчивого положения во второе в зафиксированном направлении.

Электропривод работает следующим образом.

В исходном положении на управляющий вход генератора 16 с выхода командного блока 18 приходит логический сигнал, запрещающий работу генератора 16, одновременно с этим с другого выхода блока 18 на вход выбора направления распределителя 17 импульсов поступает логический сигнал («О» или «1»), определяющий выбранное направление движения валов двигателей. При этом одинаковые части статорных обмоток двигателей 1 — 3 подключены к различным парам зажимов сети 6, когда замкнуты элементы, например, 7 и 8, 10 и 11, 13 и 14. Следовательно, в исходном положении статорные обмотки двигателей

1 — 3 получают питание по несимметричной схеме, причем на двигатель 1 подано напряжение фаз А и В сети 6, на двигатель 2 — напряжение фаз В и С, а на дви1387164 гатель 3 — напряжение фаз С и А. Двигатели 1 — 3 в этом случае находятся в режиме фиксации в точке первого устойчивого углового положения, при этом, если момент сопротивления на валу отсутствует, то и двигатели не развивают электромагнитного момента, если же к валу приложен момент сопротивления, то двигатели развивают синхронизирующий момент, уравновешивающий момент сопротивления, а их валы смещены от точки устойчивого углового положения в соответствии со статической механической угловой характеристикой на некоторый угол.

Для пуска электропривода в выбранном направлении с выхода блока 18 подают на управляющий вход генератора 16 сигнал, разрешающий его работу. При этом на выходе генератора 16 формируются тактовые импульсы, которые, поступая на вход распределителя 17, вызывают на выходе последнего поочередное изменение его состояний, что 20 приводит к поочередному замыканию элементов 7 — 15, например, при движении «вперед» в последовательности 7, 8, 10, 11, -3, 14 — 8, 9, 11, 12, 14, 15 — 7, 9, 10; 12, 13, 15—

7, 8, 10, 11, 13, 14..., а при движении «назад» вЂ” в обратной последовательности

7, 8, 10, 11, 13, 14 — 7, 9, 10, 12, 13, 15 — 8, 9, 11, 12, 14, 15 — 7, 8, 10, 11, 12, 13, 14 — ....

Таким образом, при работе электропривода одинаковые части статорных обмоток каждого двигателя периодически подключа- 30 ются к сети 6, причем в любой момент времени двигатели подключены к различным фазам.

В электроприводе (фиг. 1), при одинаковых двигателях и симметрии сети обеспечивается полное устранение пульсирующей 35 составляющей электромагнитного момента.

Это объясняется тем, что электромагнитный момент определяется для i-го двигателя следующим образом:

М; = Мср; + М.; sin (2соо1 + ф;), 40 где М р и Мя — среднее значение и амплитуда пульсации момента.

Если двигатели одинаковые, то М.р, = Мсрр = Мсрз = Мср и Mgi = Мм2 = Ммд.

Так как двигатели получают питание от раз- 4> ных фаз, то ф = gi + 120, фд = ф — 120, где ф — начальный фазовый сдвиг для пульсирующей составляющей момента двигателя 1. Поэтому сумма пульсирующих моментов трех двигателей равна нулю.

Тогда результирующий момент электропривода

M = Mi + М2 + Мз = ЗМср, т.е. результирующий момент электропривода не содержит пульсирующей составляющей.

Принцип действия двухдвигательного электропривода (фиг. 2) аналогичен рассмот- 55 ренному. В нем из-за отсутствия двигателя 3 не обеспечивается полное устранение пульсирующей составляющей электромагнитного момента, однако происходит уменьшение ее амплитуды

Электропривод (фиг. 3) аналогичен рассмотренным. В нем дополнительно используются ключевой элемент 20 и дешифратор 21, благодаря чему части статорных обмоток двигателей 1 — 3 поочередно подключают то к линейным напряжениям сети 6, то к фазным. При этом вдвое возрастает число пространственных ориентаций вектора пульсирующего поля статора, что при появлении каждого тактового импульса на выходе генератора 16 обеспечивает уменьшение в два раза углового перемещения вала электропривода, т.е. происходит дробление шага в два раза по сравнению с приводом по фиг. 1. Это повышает точность позиционирования. На выходе дешифратора в этом случае формируются сигналы, которые управляют ключевыми элементами 7 — 15 и 20 таким образом, что при движении «Вперед» последние включаются, например, в последовательности 7, 8, 10, 11, 13, 14 — 8, 11, 14, 20 — 8, 9, 11, 12, 14, 15—

9, 12, 15, 20 — 7, 9, 10, 12, 13, 15 — 7, 10, 13, 20 — 7, 8, 10, 11, 13, 14 — ..., а при движении «Назад» в обратной последовательности 7, 8, 10, 11, 13, 14 — 7, !О, 13, 20—

7,9,10,12,13,15 — 9,12, 15,20 — 8,9,11, 12, 14, 15 — 8, 11, 14, 20 — 7, 8, 10, 11, 13, 14 — ...

Многодвигательный шаговый электропривод с асинхронными двигателями позволяет путем уменьшения пульсации электромагнитного момента снизить шум и вибрации в механических частях электропривода, повысить вследствие этого надежность и долговечность его работы.

Формула изобретения

1., Шаговый электропривод переменного тока, содержащий жестко соединенные валами одинаковые трехфазные асинхронные двигатели с несимметричными обмотками роторов, ключевые элементы, соединяющие выводы статорных обмоток двигателей с трехфазной сетью, последовательно соединенные генератор и распределитель импульсов, при выходе которого соединены с управляющими входами ключевых элементов, командный блок, выходы которого соединены с управляющими входами генератора и входом выбора направления распределителя импульсов, отличающийся тем, что, с целью снижения шума и вибрации при работе привода, валы двигателей соединены в одинаковом угловом положении относительно несимметрии обмоток ротора, а ключевые элементы, управляющие входы которых соединены между собой, связывают одноименные выводы статорных обмоток с разными фазами сети.

2. Электропривод по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения цены

1387164

Фиг. 3

Составитель В. Алфимов

Редактор М. Бланар Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 1229/56 Тираж 583 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 шага, дополнительно введены дешифратор и ключевой элемент, статорные обмотки каждого двигателя соединены в «звезду», нулевые выводы статорных обмоток соединены с нулевым проводом трехфазной сети через вве денный ключевой элемент, управляющий вход которого подключен к одному выходу дешифратора, соединяющего выходы распределителя импульсов с управляющими входами ключевых элементов.