Способ настройки моментного вентильного электродвигателя

 

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение точности настройки, инвариантной к моменту сухого трения. Способ настройки моментного вентильного электродвигателя заключается в том, что электродвигатель 2 с объектом 14 управления устанавливают в стенд 15. На обмотку возбуждения 12 датчика 3 положения ротора электродвигателя 2 подают управляющее напряжение от источника 13, разворачивают статор датчика 3 относительно статора электродвигателя 2 и фиксируют максимум вращающего момента по нулевому показанию измерителя 16 напряжения, величина которого определяется как разность между измеренными отношением синусной 10 и косинусной 11 обмоток датчика и отношением ЭДС, наводимых в фазах полуобмоток 4,5 и 6,7 якорной обмотки электродвигателя 2. Согласно способу настройка производится при угле Θ коммутации, близком к 90°, т.е. Θ=90°±LN, где LN-угловая ошибка настройки. На угловую ошибку настройки не влияет сухое трение в опорах. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5â Н 02 К 29/06

Вй".ОФЗНМ П.; ЕьЛ. 1м - ТЙБМ%СИАГ с,".:Е ЛИОТЕ;,4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

1 (21) 4341012/24-07 (22) 16.10.87 (46) 23,07.89 Бюл, Н - 27 (72) P.H.×àéêîâñêèé Э.Ç.Тимощук, В.Е,Говенко и Б.И.Пкарупа (53) 621.316.718(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1288833, кл. Н 02 К 29/06, 1987.

Авторское свидетельство СССР

В 1008857, кл. Н 02 К 29/00, 1982. (54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ МОМЕНТНОГО ВЕНТЫЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является-повышение точности настройки, инвариантной к моменту сухого трения.Способ настройки моментного вентильного электродвигателя заключается в том, что электродвигатель 2 с объектом 14

2 управления устанавливают в стенд 15.

На обмотку возбуждения 12 датчика 3 положения ротора электродвигателя 2 подают управляющее напряжение от источника 13, разворачивают статор датчика 3 относительно статора электродвигателя 2 и фиксируют максимум вращающего момента по нулевому показанию измерителя 16 напряжения, величина которого определяется как разность между измеренными отношением синусной

10 и косинусной 11 обмоток датчика и отношением ЭДС, наводимых в Фазах полуобмоток 4,5 и 6,7 якорной обмотки электродвигателя 2. Согласно способу настройка производится при угле 0 ком- а

<3 мутации, близком к 90, т.е, 6 =

90 + L„, где 1.„ угловая ошибка настройки, На угловую ошибку настройки не влияет сухое трение в опорах, 3 ил.

1495944

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вентильным электродвигателям, и может быть использовано при настройке моментных вентильных электродвигателй при их сборке.

Цель изобретения - повышение точности настройки, инвариантной к моменту сухого трения, 10

На фиг.1-3 представленафункциональ. ная схема моментного вентильного электродвигателя и стенда, на фиг.2принципиальная схема измерительной части стенда, на фиг,3 - принципиаль- 15, ная схема узла вычисления ЭДС враще. ния..

Настраиваемый моментный вентильный электродвигатель 1 (фиг.1) содержит двухфазный синхронный электродви- 20 гатель 2, синусно-косинусный датчик:3 положения ротора.

Якорная обмотка двухфазного синхронного электродвигателя может быть выполнена из двух синусных полуобмоток 4 и 5 и двух косинусных полуобмоток 6 и 7. Якорная обмотка подключена через усилители 8 и 9 соответственно к синусной 10 и косинусной 11 обмоткам датчика положения ротора с 30 обмоткой 12 возбуждения, которая подключена к источнику 13 управляющего напряжения.

С валом синхронного электродвигателя соединен объект 14 управления (или его иммитатор).

Стенд 15 содержит измерительный прибор 16, делители 17 и 18 напряжений, блок 19 сравнения и источник 13 управляющеrо напряжения. 40

В случае, если синхронный электродвигатель 2 выполнен без расщепления обмоток на полуобмотки 4,5 и 6,7 в стенд необходимо ввести блок 20, позволяющий регистрировать ЭДС враще- 45 ния, наведенных в тех ее обмотках, например 4 и б.

Делители 17 и 18 напряжений могут быть выполенны, например (фиг.2), на аналоговых блоках 21 и 22.умножения 5< с подстроечными резисторами 23-36.

Блок 19 сравнения может быть выполнен на операционном усилителе 37 с резисторами 38-42.

Блок 20 выделения ЭДС вращения может быть выполнен в виде двух узлов вычисления ЭДС вращения (фиг.3).

Каждый узел вычисления ЗДС вращения выполнен на операционных усилителях

43 и 44 с резисторами 45-53 и конденсаторе 54.

Способ настройки заключается в следующем.

Настраиваемый моментный вентильный электродвигатель 1 с объектом 14 управления устанавливают на стенд 15.

На двигатель подают напряжения путем подключения напряжения питания на усилители 8 и 9 и управляющего напряжения на обмотку 12 возбуждения датчика 3 положения ротора. Статор датчика положения ротора разворачивают относительно статора синхронного двигателя 2 и фиксируют максимум вращающего момента по нулевому показанию измерителя 16 напряжения

После подачи на моментный вентильный двигатель 1 напряжений питания на обмотку 12 возбуждения поступает от источника 13 управлявшего сигнала переменное напряжение, описываемое выражением

П у Пкмс(кс з1п 2 О Гс,с э ()

1 где f, - опорная частота модуляции, U>fff- амплитуда напряжения управления, На выходах синусной 10 и косинусной 11 обмоток датчика положения ротора. возникают напряжения

Uf =- К, 0 з п 2И t sin(mat +f9), о

Ug =- K, Ццр1п ° 2ltf t cos(meat + О) >(3) где ut — угол.поворота ротора электродвигателя;

m — число пар полюсов синхронной машины 2 и ДПР 1, ы — скорость вращения ротора 3 синхронной машины 2, Π— угол между током статора и магнитным потоком ротора двигателя, который характеризуется взаимным расположением статора ДПР и статора синхронного двигателя 2, К „- коэффициент трансформации

ДПР.

Пройдя через усилители 8 и 9,эти напряжения поступают на синусную 4 и косинусную 6 полуобмотки фаз якоря синхронной машины 2 и образуют в расточке его статора вращающееся магнитное поле, которое создает

5 1495 вращающий момент двигателя, приводящий ротор во вращение. При этом ротор 3 создает в воэдушйом зазоре синхронной машины 2 магнитный поток, описываемый уравнением

944

u,= (u,-u„) к,= (К, K,(tg (ти t + 90 ) — ц(ты с +д)), (8) где фо- магнитный поток постоянного 10 магнита ротора 3.

Магнитный поток ротора наводит в синусной 5 и косинусной 7 полуобмотках фаз якоря синхронной машины 2

ЭДС, которые равны

115 К2 КЗ

sin(90 - 0 ) (9) Анализ уравнения (9) показывает, 20 что если 6 = 90 то на выходе бло1 ка 19 сравнения существует гармонический сигнал, амплитуда которого пропорциональна sin (90 — Я), т.е. величина отклонения угла коммутации от требуемого значения 90 эл.град,,а если 8 = 90, то на выходе блока 19 сравнения напряжение равно нулю.

Таким образом, если при настройке разворотом статора датчика положения ротора добиться отсутствия напряжения на выходе блока 19 сравнения,то вращающий момент имеет максимальное значение, так как угол коМмутации 8 равен 90 эл.град, Повышение точности настройки име35 ет место вследствие уменьшения методической ошибки настройки эа счет исключения ошибки измерения момента, В предлагаемом способе настройки

40 сухое трение в опорах не влияет на

° погрешность, так как двигатель работает с максимальным вращающим моментом, а не с нулевым, как это, делается в известном способе, Абсолютная ошибка измерения напря45 жения, как следует из формулы (9) равна (5) 1J

К 1 з

3 ц

114

U ц5 3 .л sin(90 — 0 ) с (10)

Согласно способу настройка произ-. водится при угле коммутации, близком к 90, так как 8= 90 +.L„, где угловая ошибка настройки, Следовательно, абсолютная ошибка измерения напряжения

«-К tg (mu> t + 90 ) (7) 55

Напряжени r Б э и U+ поступают на вход сумматора-вычитателя 19, выходное напряжение которого пропорционально их разности ф = ф,. sin mcJt (4) дФ

1 = — — = -К ы соя шт)с =

dt дб

=К„я(дя1п (mu>t + 90 )1 о .ы соя (m < + 90

Я 4 где К: — конструктивный коэффициент синхронной машины 2, На входы делителя 17 поступают напряжения U u U < которые снимают1 ся с выходных обмоток датчика 3 положения ротора. Выходное напряжение делителя при этом равно

К т U sin 2 и f t ° sin(me@ t + 8 ) К, Б„ я1п 20 t t cos(mlitt + 67

=-К Я (тпы +6) (6) где К вЂ” коэффициент передачи делий телей 17 и 18 напряжения.

На выходе делителя 18 формируется напряжение, пропорциональное частному от деления ЭДС 1, и 1 (S), поступающих на его входы

-К 4 я- Ы sin(mu t + 90 ) -К н>.соя(тпт t + 90 )

*я где К вЂ” коэффициент усиления сумматора-вычитателя 19.

Преобразовав разность тангенсов, получают соя(тпрр t + 90 ) соя(тпрр t + 90"-)

Кэ К> 4sin (90 — 90 + I, ) 1495944

Из уравнения (1 I) получают

4цу (12)

1 ° K

Как видно из уравнения (12), угло; вая ошибка настройки 1.„™ О, если

I 1 2 1 Э

Таким образом, изобретение позволяет повысить точность настройки моментного вентильного двигателя.

1

;Формула из обретения

1 15

Способ настройки моментного вен тильного электродвигателя, выполненного на базе двухфазного синхронного электродвигателя с датчиком положения ротора, снабженного обмоткой возбуждения и синусной и косинусной обмотками, связанными с фазами якор,ной обмотки синхронного электродвига;теля, при котором устанавливают на,страиваемый электродвигатель с объек- 25 том управления в стенд, подают на обмотку возбуждения датчика положения управляющее напряжение, разворачивают статор указанного датчика относительно статора электродвигателя, фиксируют угловое положение статора датчика, соответствующее максимальному вращающему моменту, и останавливают электродвигатель, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности настройк:и, инвариантной к моменту сухого трения после подачи управляющего напряжения на обмотку возбуждения датчика положения ротора определяют разность напряжений, характеризующих отношение выходных напряжений синусной и косинусной обмоток датчика положения ротора и отношение ЭДС вращения, наведенных в якорной обмотке двухфазного синхронного электродвигателя, причем фиксацию углового положения статора датчика, соответствующего максимальному вращающему моменту, осуществляют по нулевому значению указанной разности напряжений, 1495944

Составитель М.Сон

Техред М.Ходанич

Редактор М.Бланар

Корректор Э.Лончакова

Заказ 4283/54 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101