Линейный электропривод

Линейный электропривод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, включающий в себя асинхронный двигатель с коротким подвнжньм элементом и индуктором,в пазах которого уложены непрерывные разделенные вьюодами на h равных участков фазные обмотки, датчик прложения подвижного элемента, связанный с блоком управления, к выходам которого подсоединены управляняцие входы ключей, связанных с вьшодами обмоток, отличающийся тем, что, с целью повышения точности электропривода в режиме слежения, упомянутые ключи подсоединены параллельно каждому участку. 2. Электропривод по п.1,о т л ичающийся тем, что блок управления содержит одинаковью каналы по числу фазных обмоток, каждьй из которых включает в себя (л-т-1) компараторов ,(и-w) схем И-НЕ, п схем И, причем выход 1-го компаратора соединен с входом i-и схемы И-НЕ, к другим входам которой подключены выходы всех j-x схем И-НЕ, к входам (i+1)-A схемы И-НЕ подключены выходы всех . i-x схем И-НЕ, к выходам всех i-x схем и (;+1)-й схемы И-НЕ подключе (Л ны по одному входу каждой из (т+|)-й схем И, смежных по п , выход каждой из которых соединен с управляющим входом одного ключа, где тближайшее целое число, большее отношения длины подвижного элемента к длине участка, а О 4; i i п-т-Ч . S 1 to

„,„SUÄÄ 1145421

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4(5t) Н 02 К 41/02, Н 02 " l/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

n0 РЕпАМ ИЭОВРЕТЕНИЙ V ОТК ЫТИЙ (21) .360814 I/24-07 (22) 21. 06.83 (46) 15 03.85. Бюл. Р 10 (72) Е.И. Нашатыркин и А.Л. Кислицын (71) Ульяновский политехнический институт (53) 621.3!3.333 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 699620, кл. Н 02 К 41/02 ° 1976.

2. Заявка ФРГ 9 2656389, кл. Н 02 К 41/02, 1979. (54) (57) 1. ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, включающий в себя асинхронный двигатель с коротким подвижньи элементом и индуктором,a nasax которого уложены непрерывные разделенные выводами на л равных участков фазные обмотки, датчик положения подвижного элемента, связанный с блоком

% управления, к выходам которого под« соединены управляющие входы ключей, связанных. с выводами обмоток, о тл и ч а ю щ и й. с я тем, что, с целью повышения точности электропривода в режиме слежения, упомянутые ключи подсоединены параллельно каждому участку.

2. Электропривод по п.1,о т л ич а ю шийся тем, что блок управления содержит одинаковые каналы по числу фаэных обмоток, каждый иэ которых включает в себя (н-е-1) компараторов,(п — ю) схем

И-НЕ, и схем И, причем выход -ro компаратора соединен с входом i --й схемы И-НЕ, к другим входам которой подключены выходы всех j x схем И-НЕ, к входам (i+1)-й схемы И-НЕ подключены выходы всех, j-х схем И-НЕ, к выходам всех i-x схем и (i+1)-й схемы И-НЕ подключены по одному входу каждой иэ (и +1)-й схем И, смежных по n,выход каждой иэ которых соединен с управляющим входом одного ключа, где п- ближайшее целое число, большее отношения длины подвижного элемента к длине участка, а 0

0 < (; g п- -1.

1145421

10 !

Изобретение относится к электротехнике, в частности к исполнительным электроприводам автоматических приборов с возвратно-поступательным перемещением рабочего органа, например графопостроителей планшетного типа.

Известен электропривод поступательного движения, содержащий лис нейный двигатель с секционной обмоткой и подвижным вторичным элементом, схему переключения секций обмотки и датчик положения.

Известный электропривод используется в основном для привода рабочих органов на транспорте, в высоковольтных .электровыключателях, в приводных механизмах дверей н т.п.

Структура построения коммутирующей схемы этого привода с секционными обмотками линейного двигателя обеспечивают лишь снижение потребляемой мощности за счет подключения только тех секций обмотки, против которых находится подвижный вторичный элемент $1).

Недостатком этого электроприво- да является низкая точность отработки управляющего сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому является линейный электропривод, включающий в себя асинхронный электродвигатель с коротким подвижным элементом и индуктором, в пазах которого уложена непрерывная разде,ленная выводами íà и равных участков обмотка, датчик положения подвижного элемента, связанный с блоком управления, к выходам которого подсоединены управляющие входы ключей, соединяющих вь|воды концов участков с источником питания (2).

Однако этот электропривод характеризуется неравномерностью распре- 45 деления тягового усилия по длине. (до 40X), возникающей в результате наличия пучности электромагнитной индукции на краях участков. Вследствие этого также ухудшаются энерге- 50 тические показатели линейного электропривода. В местах стыка электромагнитных систем участков подвижный вторичный элемент испытывает броски перемешающей силы. 55

Значительная пульсация перемещающей силы исполнительного двигателя недопустима при использовании

2 их в автоматических приборах, например, таких, как двухкоордннатные графопостроители, являющиеся высокоточными быстродействующими системами, у которых основным режимом работы считается слежение по конт.уру.

Цель изобретения — повыпение точности электропривода в режиме слежения за счет обеспечения равномерности распределения электромагнитного усилия по длине пути.

Поставленная цель достигается тем, что в линейном электроприводе, включающем в себя асинхронный дви" гатель с коротким вторичным эле- ментом и индуктором, в пазах которо-)

ro уложены непрерывные разделенные выводами íà и равных участков фазные обмотки, датчик положения подвижного элемента, связанный с блоком управления,к выходам которого подсоединены управляющие входы ключей, связанных с выводами обмоток, упомянутые ключи подсоединены параллельно каждому участку.

БЛок управления в этом электроприводе содержит одинаковые каналы по числу фазных обмоток, каждый из которых включает в себя (n-m-1) компараторов, (n-m) схем И-НЕ, схем И, причем выход i-го компаратора соединен с входом i-й схемы И-НЕ, к другим входам которой подключены выходы всех -х схем

И-НЕ, к входам (1+1)-й схемы И-НЕ подключены выходы всех l-x схем

И-HE к.выходам всех > --х схем и (1+1)-й схемы И-НЕ подключены по одному входу каждой из (в+1)-й схем И, смежных по п,выход каждой из которых соединен с управляющим входом одного ключа„ где ъ- ближайшее целое число, большее отношения длины подвитого элемента к длине участка, а 0 < j (i k h-ni-1.

На фиг.1 показана схема электропривода с одной фаэной обмоткой;на фиг.2 — схема блока управления; на фиг.З - таблица выходных сигналов элементов блока управления.

Линейный электропривод содержит асинхронный двигатель с длинным индуктором 1 и коротким вторичным элементом 2, потенцпометрический датчик 3 положения, кинематически связанный со вторичным элементом 2. Индуктор 1 имеет фазные обмотки, 1145421 4

55 число которых определяется типом двигателя (на фиг.1 для упрощения показана обмотка одной фазы). Обмотка каждой фазы разделена íà и участков 4-13 (на фиг.1 их 10), длина которых одинакова и ранка 1

Параллельно каждому участку фазной обмотки подключены ключи 14-23 шунТоВоро коммутатора, в качестне которых могут быть использованы показанные на фиг. 1 оптосимисторы.

Управляющие входы > оптосимисторов

14-23 подключены к н выходам 24-33 блока 34 управления.

Отношение длины короткого подвижного элемента к длине участка обмотки в показанном. двигателе не превыпает 2, поэтому m = 2.

Блок 34 управления (ь-ьг1) компараторов 35-4 1, входы которых подсоединены к выходу потенциометрического датчика 3 положения, а выход каждого компаратора подключен к одному из входов соответствующей схемы И-НЕ (на фиг.2 позиции

42-48), к другим входам которой подклюЧены выходы предшествующих схем И-НЕ, так в соответствии с фиг.2: к входу схемы 43 — выход схемы 42; к входам схемы 44— выходы схем 42, 43; к входам схемы 45 — выходы схем 42, 43, 44 и т.д. Входы схемы 49 И-НЕ подключены к выходам всех предшествующих схем 42=48 И-НЕ. Кроме того, выход каждой схемы И-НЕ подключен к входам каждой новой комбинации трех схем И 50-59 в соответствии с подключением к сети трех последовательных участков фазной обмотки. Таких комбинаций может быть н-р что определяет наличие и-т

1 схем И-НЕ. Выходы 24-33 схем И

50-59 являются выходами блока управления и подключены к управляющим входам ключей 14-23.

Электропривод работает следующим образом.

При положении подвижного элемента 2, например, в зоне участков 7-9 обмотки, к которым подключены ключи 17-19, сигнал с датчика 3 положения подвижного элемента 2 вызывает появление сигнала

"1" на выходе компараторов 35-38, а на выходе компараторов 39-41 сигнала, равного "О". Выходной сигнал схем И-НЕ 42-49 и схем И 50-.

59 определяется наличием нходкого сигнала низкого уровня, т.е. при появлении сигнала, равного "0", хотя бы на любом входе этих схем вызывает появление выходного сигнала, равного " 1" для схем И-НЕ и

"О" для схем И, независимо от того, что на всех других входах сигнал равен " 1". Поэтому на выходах схем И-HE 42-44 сигнал определен HHskHM уровнем выходного сигнала с компараторов 39-41 и равен

"1". Выходной сигнал схемы 45 определен наличием совпадения входных сигналов высокого уровня и равен "0". Выходной сигнал схем

И-НЕ 46- 49 определен сигналом низкого уровня с выхода схемы 45, поступающего на входы этих схем, и равен " 1". Выходной сигнал схем И

53-55 определен входным сигналом низкого уровня с выхода схемы 45 и равен "0".. Выходной си нал остальных схем И 50-52, 57-59 определен наличием совпадения входных сигналов высокого уровня и разек

Комбинации команд схемы управления коммутатором в зависимости от положения подвижного элемента при» ведекы на иг.3 в таблице выходных сигналов элементов блока управления. Исходному положению подвижного элемента соответствует комбинация У 5, когда схема управления на своих выходах 24,25,26,30, 31 и 33 имеет сигналы, равные которые установили ключи !4,15Ä16, 20,21,22 и 23 н проводящее eocтоякие, а на выходах 27-29 сигналы, равные "0", чему соответствует непроводящее состояние ключей !7-.19.

Ключи 14, 15, 16, 2 О, 21, 22 и 2 3 зашунтиронали накоротко участки 4, 5,6,10,11,12 и 13 фаэкой обмотки, параллельно которым они подключены.

Последовательные участки 7-9 обмотки оказались подключенными через малое сопротивление ключей 14, 15;16,20,21,22 и 23 к источнику питания, а участки 6 и 10 обмотки„. замкнутые накоротко ключами 16 и

20, образовали эквиналекты короткозамкнутых компенсационных обмоток.

При перемещении вторичного элемента 2 по продольной координате, например вверх (см.фиг.1), перемедается и щетка датчика 3 положения.

1145421 а б

- рых находится подвиж1»ы»» элемент.Прн. противоположном перемеп»енин {вниз, фиг.1) подвижного элемента 2 процесс шунтирования участков обмотки двигателя происходит в обратной последовательности, согласно командам, комбинации которых сведены в таблицу фиг.3.

При любом расположении вторичного

10 элемента он находится в зоне трех последовательно соединенных участков обмотки, подключенных к питающей сети при помощи ключей, шунтирующих остальные смежные участки

l5 обмотки.

Активная зона, обеспечивающая перемещающее усилие, представлена последовательно соединенными участками обмотки. В такой электромагнит° 20 ной системе отсутствуют разрывы электромагнитного поля внутри зоны.

Последняя эквивалентна одному едино му элементарному двигателю. Это позволяет обеспечить однородность

25 электромагнитного поля в активной зоне, где находится подвижный вторичн »й элемент, что в конечном случае существенно улучшает равномерность распределения электромагЗ0 нитного усилия по длине пути. Полностью отсутствует явление перераспределения токов в обмотках участ- ков, поскольку последние оказываются включенными последовательно.

Зашунтированные накоротко участки обмотки, смежные с активной зоной, являются эквивалентами компенсацион- ных катушек, улучшающих распределение магнитной индукции в рабочем Эа40 зоре личейного двигателя. Действие компенсационных элементов в линейных двигателях приводит к уменьшению пучности магнит.»ой индукции на краях активной зоны и равномерное повышение поля к центру ее, что дополнительно улучшает равномерность распределения по длине электромаг,нитного усилия и увеличивает его величину.

В мол»ент,когда центр вторичного элемента 2 совпадает с границей участков 7 и 8 и он выходит целиком с участка 9, на выходе компаратора 39 появляется сигнал, равный

"1" (в конкретном случае при и =10 и »» =2), пороговые уровни компараторов определяются напряжением с датчика положения, соответствующего совпадению центра подвижного элемента с границей участков обмотки.

Выходной сигнал, равныи "1", с компаратора 39 определяет условие совпадения сигналов высокого уровня на входе схемы И-Н1 44, на выходе которой появляется сигнал, равный

"0", который в свою очередь является определяющим для схем И-НЕ

45-49, Уровень выходного сигнала схем 46-49 не изменяется,а на выходе схемы И-НЕ 45 появляется сигнал, равный "1", обеспечивая совпадение сигналов высокого уровня на входе схемы И 55, на выходе которой появляется сигнал, равный "1". Появление сигнала, равного "0", на выходе схемы 44 не изменяет уровень сигнала на выходе схем 53 и 54, но вызывает изменение выходного сигнала схемы И 52, который равен "0". Выходные сигналы схем И 50, 51, 56,57,58,59 при этом не изменяются и равны "1".

Блок управления на своих выходах

24,25,29,31,32,33 формирует сигналы, равные "1" (см. таблицу фиг.3 комбина»»ия команд »»: 6), а на выходах 26,27,28 сигналы, равные "0", которые одновременно изменяют состояние кх»юча 16 из проводящего в непроводящее и ключа 19 из непроводящего в проводящее. Состояние ключей 14,15,17,18,20,21,22,23 остается без изменений. В этом случае последовательные участки 6-8 обмотки оказываются подключенными через малое сопротивление ключей

14,15,19,20,21,22,23 к источнику питания, а эквиваленты компенсационных обмоток образуются шунтирова- $0 нием участков 5 и 9 обмотки ключами 15 и 19. . При дальнейшем движении по продольной координате вторичного элемента 2 (вверх, фиг.1) напряжение питающей сети или усилителя приложено к участкам 5-7, в зоне котоПроведенные испытания макета электропривода показали, что неравномерность электромагнитной силы по длине предлагаемого электропривода не превышает 5Е, при этом по сравнению с прототипом снижена потребляемая мощность.

1145421

1145421

1145421

yggggg, Заказ 1184/40 Тираж 646 Подписное щщюаа щш патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4