Электропривод колебательного движения

Электропривод колебательного движения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: виброприводы с высокой стабильностью частоты. Сущность изобретения: колебательный электропривод содержит двухфазный двигатель с параллельными обмотками статора 1,2 и ротора 3,4, подключенными к выходам генераторов частоты 5 и 6, а также преобразователь 7 разности частоты в напряжение, подключенный своими входами к генераторам 5,6 и управляющий коэффициентом передачи генераторов 5,6. Вследствие этого производится изменение позиционного электромагнитного усилия машины двойного питания путем пропорционального регулирования фазных напряжений в зависимости от требуемой частоты колебаний . При этом колебательный электропривод работает в энергетически выгодном резонансном режиме, позволяющем иметь предельно допустимые выходные характеристики колебательного комплекса при минимальных габаритных размерах. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 Р 7/62

1::1 1 ll () ц ф Э

1 ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1307530 (21) 4811318/07 (22) 09.04.90 (46) 15.06.92. Бюл. ¹ 22 (71) Томский политехнический институт им.

С.М,Кирова (72) А.В.Аристов, Ю.А. Кожемякин и И.Л,Плодистый (53) 621.313. 17(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1307530, кл, Н 02 Р 7/62, 1987. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД КОЛЕБАТЕЛЬНОГО

ДВИЖЕНИЯ (57) Использование: виброприводы с высокой стабильностью частоты. Сущность изобретения; колебательный электропривод содержит двухфазный двигатель с паралИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах вибротранспортировки, виброобкатке, в системах активной компенсации продольных колебаний валопроводов, в экспериментальных измерительных комплексах, где области потребных амплитуд и частот колебаний составляют по угловым координатам10 -45 град,10 -10 Гц, полинейным координатам 10 -102 мм, 1-10 Гц при стабильности амплитуды до 1%, частоты. до

0,1% и фазы до 200.

Предлагаемый колебательный привод является дополнительным к авт.св. ¹

1307530, содержащему двухфазный двигатель со статором и ротором, статорные обмотки которого подключены к двум источникам переменного тока различной частоты и в котором с целью повышения КПД

„„Ы2„„1741249 А2 лельными обмотками статора 1,2 и ротора

3,4, подключенными к выходам генераторов частоты 5 и 6, а также преобразователь 7 разности частоты в напряжение, подключенный своими входами к генераторам 5,6 и управляющий коэффициентом передачи генераторов 5,6. Вследствие этого производится изменение позиционного электромагнитного усилия машины двойного питания путем пропорционального регулирования фазных напряжений в зависимости от требуемой частоты колебаний. При этом: колебательный электропривод работает в энергетически выгодном резонансном режиме, позволяющем иметь предельно допустимые выходные характеристики колебательного комплекса при минимальных габаритных размерах. 1 ил. и мощности привода на роторе выполнены две обмотки, подключенные параллельно обмоткам статора.

Однако в данном электроприводе отсутствует регулировка собственной частоты колебаний, что не позволяет в широком частотном диапазоне поддерживать в колебательном электроприводе энергетически выгодный резонансный режим работы.

Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик колебательного электропривода, уменьшение его массогабаритных показателей и повышение надежности системы в целом.

Поставленная цель достигается подключением к выходам задающих генераторов колебательного электропривода по авт. св. ¹ 1307530 преобразователя разности частот в напряжение и управляющего своим

1741249

Коэффициент электромагнитного позиционного усилия машины двойного питания, развиваемого за счет взаимодействия электромагнитных полей статора и ротора, определяется параметрами электрической машины и функциями регулирования источников питания как

/З=м = 0,5 rg U» (Я t> +)2 t2), (3) где kg — обобщенный силовой коэффициент, учитывающий тип электропривода (углового или линейногодвижения); t>,t2 — постоянные коэффициенты, определяемые параметрами электрической машины.

Согласно выражениям (2) и (3) для обеспечения резонансного режима работы колебательного электропривода в заданном

50 выходом коэффициеНтом передачи по крайней мере одного. из задающих генераторов, Благодаря этому производится регулировка позиционного электромагнитного усилия машины двойного питания путем пропорци- 5 онального регулирования фазных напряжений электродвигателя в зависимости от требуемой частоты колебаний подвижного элемента привода по закону Й у=сопзт.

Здесь круговая частота колебаний по- 10 дви>кного элемента привода Q = 27г(f<-f2), где f<,f2 — частоты задающих генераторов; у =у1 =","2 — коэффициент сигнала по напряжению задающих генераторов;

) 1=Um1/Umн; Q=Um22/UmH, пРичЕм Um1, U п2 15 — амплитудные значения выходных напряжений задающих генераторов; UmH — номинальное амплитудное значение напряжения управления исполнительным двигателем. 20

Так как амплитуда колебаний подвижного элемента колебательного электропривода определяется как

1 25 пуск ((P ТднQ-) + (- мех + д) )2 где fnycv, — пусковой электромагнитный момент исполнительного двигателя; Тд, электромеханическая постоянная времени учитывающая инерционность двигателя и 30 нагрузки; р — коэффициент позиционного усилия; смех,тд относительные коэффициенты механического и электромагнитного демпфирования, то для обеспечения резонансного режима работы колебательного 35 электропривода необходимо, чтобы в колебательной системе присутствовало позиционное усилие и выполнялось следующее условие: р =Тд. (2) 40 частотном диапазоне необходимо при изменении частоты колебаний Qпропорционально регулировать коэффициенты сигналов yt = у = у по закону

2ф =const.

Введение преобразователя разности частот в напряжение в состав колебательного электропривода по авт.св. М 1307530 и снабжение по крайней мере одного из задающих генераторов частоты управляющим входом позволяет регулировать электромагнитное позиционное усилие машины двойного питания в зависимости от частоты колебаний подвижного элемента, что обеспечивает новые свойства электропривода.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого электропривода.

Электропривод содержит двухфазный исполнительный .двигатель, имеющий две взаимоперпендикулярные обмотки 1, 2 на статоре и 3,4 на роторе, два задающих генератора 5,6, преобразователь разности частот в напряжение 7, включающий в себя блок преобразования разности частот 8 и

ЦАП 9, Преобразователь работает следующим образом.

Статорные 1,2 и роторные 3,4 обмотки двигателя соединены параллельно и подключены к генераторам 5,6, напряжение которых изменяется по законам

U1(t) = 0, у1 sin (в с+а);

U2(t)=Umph P sin ((t +P ), где (a>, а2 — круговые частоты и начальные фазы а, Р питающих напряжений, Выходная частота в =2 xf< одного из задающих генераторов 5 фиксирована и равна паспортной частоте питания исполнительного двигателя, а другая с02 = 2 27 f2 генератора

6 перестраивается в зависимости от требуемой частоты колебаний Q, которая определяется как 2 =в1 — (62.

Преобразователь разности частот в напряжение 7 подключен своими входами к выходам задающих генераторов 5,6 и преобразует сперва разностную частоту Q в параллельный код 8 с последующим преобразованием последнего на ЦАПе 9 в напряжение постоянного тока.

Снимаемое с преобразователя 7 напряжение с заданным коэффициентом усиления k пропорционально регулирует. выходные напряжения задающих генераторов 5,6 по закону

Q ó=cî и зт.

Настройкой коэффициента k (блок 9) добиваются для заданных параметров двигателя и нагрузки резонансного режима

1741249

Составитель А,Аристов

Редактор B.Ôåëüäìàí Техред М.Моргентал Корректор Т.Малец

Заказ 2092 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 работы колебательного двигателя на максимальной, заданной техническим заданием частоте Q так, чтобы амплитудные значения выходных напряжений Umv g1, Umh Q „ снимаемые с задающих генераторов 5,6, соответствовали номинальным значениям применяемой электрической машины, При дальнейшем регулировании частоты колебаний вниз от максимальной выходные напряжения, снимаемые с задающих генераторов, снижаются и не превышают своих номинальных значений, что позволяет дополнительно стабилизировать амплитуду колебаний исполнительного элемента привода в заданном частотном диапазоне.

При практической реализации преобразователь разности частот в напряжение был выполнен на интегральных микросхемах

155 серии с использованием перемножающего 10-ти разрядного ЦАПа 572ПА1. Коэффициент k устанавливался за счет регулирования опорного напря>кения ЦАПа, Таким образом, введя в состав колебательного электропривода по авт,св. N.

1307530 преобразователя разности частот в напряжение. достигается цель формирования энергетически выгодного резонансного режима работы колебательного электропривода, Предлагаемый электропривод обладает более высокими энергетическими характеристиками по сравнению с прототипом, Так как исполнительный электродвигатель практически при резонансном режиме работы не потребляет электроэнергию от задающих генераторов, то последние выполняктся на существенно малые мощности, необходимые для преодоления лишь сухого трения в системе, что позволяет в 2-3 раза снизить массогабаритные показатели привода и повысить надежность всей системы в целом за счет применения более на5 дежных силовых элементов в задающих генераторах и схемах их управления.

В отличие от асинхронных приводов в злектроприводе отсутствует датчик положения, выполняющий роль электрической пру10 жины, что существенно упрощает систему и не ограничивает предельные характеристики электропривода.

В качестве побочного эффекта следует отметить, что в электроприводе колебатель15 ного движения благодаря наличию преобразователя разности частот в напряжение происходит частичная стабилизация выходной амплитуды колебаний, что является для ряда колебательных электроприводов од20 ним из самых жестких требований, кроме того, формирование резонансного режима позволяет воспроизводить гармоническое колебательное движение с более высокой точнОСтью.

25 Формула изобретения

Электропривод колебательного движения по авт. св. N 1307530, о т л и ч à ю щ ий с я тем, что, с целью повышения энергетических характеристик путем формирова30 ния резонансного режима работы, в него введен преобразователь разности частот в напряжение, по крайней мере один из генераторов частоты снабжен управляющим входом, подключенным к выходу преобра35 зователя разности частот в напряжение, входы которого подключены к генераторам частоты.