CZ20723U1 - Zařízení pro stabilizaci levitujícího rotujícího elementu - Google Patents
Zařízení pro stabilizaci levitujícího rotujícího elementu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ20723U1 CZ20723U1 CZ201022301U CZ201022301U CZ20723U1 CZ 20723 U1 CZ20723 U1 CZ 20723U1 CZ 201022301 U CZ201022301 U CZ 201022301U CZ 201022301 U CZ201022301 U CZ 201022301U CZ 20723 U1 CZ20723 U1 CZ 20723U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- output
- frequency
- input
- sensors
- signal
- Prior art date
Links
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 title description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 title description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 34
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 11
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 9
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 5
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 3
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 4
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
Zařízení pro stabilizaci levitujícího rotujícího elementu
Oblast techniky
Technické řešení se týká zařízení pro stabilizaci levitujícího rotujícího elementu obsahujícího polohová čidla spojená s vyhodnocovacími obvody, přičemž polohová čidla jsou situována v prostředí s nepříznivými měřicími podmínkami v blízkosti pohonu levitujícího rotujícího elementu.
Dosavadní stav techniky
Rotory plochých bezložiskových vysokootáčkových elektromotorů (PBVE) jsou stabilizovány polohovými Čidly s připojenými vyhodnocovacími obvody, které řídí polohu levitujícího rotující10 ho elementu (LRE). PBVE je jedním ze specifických představitelů aktivních magnetických ložisek (AML), přičemž axiální rozměr LRE je z konstrukčních důvodů významně menší, než celkový průměr PBVE.
Vysokých otáček LRE lze dosáhnout příslušně vysokou hodnotou spínacího kmitočtu výkonového signálu pro napájení motoru s impulsní šířkovou modulací PWM. Takovým signálem se však v prostoru statoru PBVE a v jeho okolí generuje velká intenzita signálu rušivého širokopásmového elektromagnetického pole která spolu s negativním vlivem vysokých otáček LRE prakticky znemožňuje měření polohy známými a pro jiné provozní podmínky vhodnými typy čidel. Dalšími důvody, pro které nelze známá čidla použít, jsou mnohdy poměrně vysoké teploty a přítomnost mechanických nečistot v místě, ve kterém jsou instalována.
Vytvoření dostatečného odstupu signálu od šumu (S/N) je u PBVE zhoršováno navíc tím, že zpravidla nelze umístit polohová čidla v prostoru AML mimo dosah rušivého vysokofrekvenčního pole, naopak čidla jsou z konstrukčních důvodů téměř vždy umístěna právě v oblasti vysoké úrovně tohoto rušivého signálu. Změna amplitudy vysokofrekvenčního signálu indukovaného do polohových čidel z jejich vnějších vinutí by měla být pouze důsledkem změny polohy LRE mezi čidly a neměla by být negativně ovlivněna přítomnými rušivými elektromagnetickými poli. Přitom právě u PBVE mohou úrovně rušivých signálů dominovat nad úrovní žádoucího měrného signálu.
Při návrhu PBVE zejména menších rozměrů se používá buzení jeho statorových vinutí vícefázovým výkonovým PWM signálem se spínacím kmitočtem až několika stovek kHz. Vysoká hod30 nota spínacího kmitočtu je nutná mimo jiné z důvodu nutnosti zajistit krátkou reakční dobu odezvy mezi polohovým čidlem a rychle se otáčejícím LRE a poměrně malou indukčností použitých statorových cívek. V prostoru statoru je potom signál zdrojem velmi intenzivního elektromagnetického rušení, jehož spektrum zasahuje do oblasti stovek kHz až jednotek MHz. Instalace jakýchkoliv polohových čidel jak v radiálním, tak v axiálním směru je však možná jenom ve značně omezeném prostoru, prakticky v bezprostřední blízkosti statoru a LRE. Poměr S/N užitečného signálu a rušivého signálu může být tak nízký, že nelze zajistit známými prostředky spolehlivé a účinné centrování LRE.
U rychle se otáčejícího LRE způsobuje rychlý vzájemný pohyb LRE a statoru jev zvaný „disappearing target“ (zmizení cíle), Čímž se sníží energetická úroveň odezvy tak,, že se odezva stává pro regulaci polohy LRE neúčinnou. Odezva signálu do sekundárního vinutí čidla z místa vzniku vysokofrekvenčních vířivých proudů indukovaných v LRE musí být proto energeticky dostatečně velká a s krátkou časovou odezvou.
Je známo zařízení pro potlačení elektromagnetického rušení pro oblast otáček v řádu jednotek tisíc otáček za minutu. Toto zařízení používá v zapojení regulační smyčky číslicový decimační filtr, v němž však nastává podstatné zpoždění regulačního signálu pro připojený digitální signálový procesor (DSP). Zařízení proto neumožňuje potlačit výše popsaný efekt „zmizení cíle“ a nelze je tudíž použít pro otáčky LRE v oblasti nad sto tisíc otáček za minutu.
-1CZ 20723 Ul
Cílem technického řešení je odstranění, nebo alespoň podstatné zmírnění nedostatků dosavadního stavu techniky, které by vedlo k bezpečné stabilizaci LRE v oblasti otáček nad 100 000 otáček za minutu, které jsou požadovány například u intaktních rotačních čerpadel, setrvačníků, turbokompresorů, textilních strojů a podobně.
Podstata technického řešení
Cíle technického řešení je dosaženo zařízením pro stabilizaci levitujícího rotujícího elementu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje alespoň dvě konstrukčně shodné dvojice polohových čidel obsahujících budicí primární vinutí indukčně spřažené se sekundárním vinutím, přičemž budicí primární vinutí obou čidel jedné dvojice jsou připojena k větvi výkonového výstupu vysoio kofrekvenčního generátoru měrného signálu, sekundární vinutí jednoho čidla této dvojice je spojeno se vstupem první úzkopásmové propusti a sekundární vinutí druhého čidla této dvojice je spojeno se vstupem druhé úzkopásmové propusti, výstup první úzkopásmové propusti je připojen na invertující vstup rozdílového zesilovače a výstup druhé úzkopásmové propusti je připojen na neinvertující vstup rozdílového zesilovače, přičemž výstup rozdílového zesilovače je spojen s neinvertujícím vstupem sčítacího zesilovače, jehož invertující vstup je připojen na odporový trimr, jehož neuzemněný konec je připojen k výstupu fázového posouvače, přičemž fázový posouvač je svým vstupem spojen s nevýkonovým výstupem vysokofrekvenčního generátoru měrného signálu a výstup sčítacího zesilovače je spojen se vstupem vysokofrekvenčního usměrňovače, k jehož výstupu je připojen vstup vyhlazovacího filtru, který je svým výstupem připojen ke vstupu digitálního signálového procesoru.
Přehled obrázků na výkresech
Příkladná provedení technického řešení jsou schematicky znázorněna na výkresech, kde značí obr. 1 uspořádání plochého bezložiskového vysokootáčkového elektromotoru se třemi dvojicemi polohových čidel, obr. 2 elektrické zapojení zařízení podle technického řešení a obr. 3 graf závis25 losti regulačního napětí na poloze rotoru.
Příklady provedení technického řešení
Na obr. 1 je znázorněn plochý bezložiskový vysokootáčkový elektromotor 1 (PBVE), jehož rotor 100, tvořící levitující rotující element - LRE, je obklopen třemi dvojicemi D, (Dl, D, Ρ' Ί vysokofrekvenčních indukčních polohových Čidel 2, 3 (21, 211,2111, 2L 22, 221)· Polohová čidla
2, 3 jsou umístěna v bezprostřední blízkosti vnějšího obvodu rotoru JOO. Rotor 100 je vyroben z feromagnetického materiálu. Každé čidlo 2, 3 je tvořeno malým plochým transformátorem s tištěnými plošnými vinutími, přičemž primární vinutí 21, 31 a sekundární vinutí 22, 32 každého Čidla 2, 3 jsou umístěna na protilehlých plochách oboustranného tištěného spoje. Obě vinutí 2£ 21, 22,22 každého čidla 2, 3 mají stejný počet závitů, obecně se však mohou lišit podle požadav35 ků na impedanční přizpůsobení dalších elektrických prvků, které jsou k těmto primárním a sekundárním vinutím 21,31.22.22 dále připojeny.
Všechny dvojice D čidel 2,2, v příkladném provedení tři dvojice DL D2, D . jsou realizovány na jedné společné kruhové desce tištěného spoje. Tím je zaručena dobrá reprodukovatelnost parametrů a jejich stálost i v extrémně nepříznivých pracovních podmínkách čidel 2, 2- U velkých průměrů rotorů je z konstrukčních, montážních a jiných dalších důvodů výhodné realizovat Čidla 2,2 na samostatných dílčích plošných spojích.
Na obr. 2 je znázorněno zapojení jedné regulační smyčky spojené s dvojicí Dl polohových čidel 2S 21 pro zjišťování polohy rotoru 100 ve směru spojnice polohových čidel 22, y. Zapojení regulačních smyček dvojic D, D isou totožná se zapojením regulační smyčky dvojice D\
Zařízení obsahuje vysokofrekvenční generátor 4 měrného signálu, který je opatřen výstupem 41 vysokofrekvenčního signálu rozvětveným do odbočených větví 411, 412, 413 a dále je opatřen nevýkonovými výstupy 42', 422,42'.
-2CZ 20723 Ul
Další popis se vztahuje k jedné regulační smyčce, pro přehlednost jsou vztahové značky v popisu uváděny bez označení čárkou.
Měrný signál vysokofrekvenčního generátoru 4 je z výstupu 41 odbočenou větví 411 připojen na primární vinutí 21. 31 polohových čidel 2, 3 jedné dvojice D čidel 2, 3. Odbočené větve 412.413 stejného měrného signálu jsou analogicky vedeny k primárním vinutím polohových Čidel dalších dvojic D čidel 2,3.
Sekundární vinutí 22, 32 jsou připojena ke vstupu úzkopásmových propustí 23, 33. Před nimi jsou čárkovaně znázorněny separaČní zesilovače 24, 34, které jsou takto zapojeny v alternativním provedení.
io Výstup úzkopásmové propusti 23 je připojen k invertuj ícímu vstupu 251 rozdílového zesilovače 25, výstup úzkopásmové propusti 33 je připojen k neinvertujícímu vstupu 252 rozdílového zesilovače 2£. Výstup rozdílového zesilovače 25 je připojen k neinvertujícímu vstupu 51 sčítacího zesilovače 5.
Příslušný nevýkonový výstup 42 vysokofrekvenčního generátoru 4 je veden přes fázový posou15 vač 6 a odporový trimr 7 k invertuj ícímu vstupu 52 sčítacího zesilovače 5. Výstup sčítacího zesilovače 5 je veden do dvoucestného vysokofrekvenčního usměrňovače 8 a dále přes vyhlazovací filtr 9 do digitálního signálového procesoru 10, jehož vstup je opatřen analogově digitálním převodníkem.
Signály digitálního signálového procesoru 10 jsou z jeho dvou výstupů vedeny k výkonovým spínačům 1_1, 12 obsahujícím výkonové tranzistory. Výstupy výkonových spínačů 11, 12 jsou připojeny k výkonovým vinutím 13, 14 statoru plochého bezložiskového vysokootáčkového elektromotoru 1.
Funkce zařízení podle technického řešení spočívá obecně ve zjišťování polohy levitujícího rotujícího elementu tvořeného rotorem 100, z níž se tvoří vstupní signál regulačního zařízení, jehož výstupem je automatické středění otáčejícího se rotoru 100 do středu statoru prostřednictvím změny střídy a signálu s impulsní šířkovou modulací (PWM), přičemž střída a je dána vztahem α-τ/Τ, kde je a - střída, tj. poměr časů, ve kterých je u periodických signálů, které během jedné periody přecházejí z jedné úrovně do druhé a naopak, signál vjednotlivých úrovních, τ - je doba trvání impulzu PWM
T - je délka spínací periody PWM signálu.
Důležitou podmínkou funkce celého zařízení je výstupní výkon vysokofrekvenčního generátoru 4, který je dostatečně velký, aby vstupní obvod regulační smyčky, tj. rozdílový zesilovač 25, byl po odfiltrování rušivých signálů vybuzen přiměřenou úrovní měrného signálu. Impedance konco35 vého stupně vysokofrekvenčního generátoru 4 je nízká tak, aby bylo zajištěno patřičné impedanční přizpůsobení ke všem primárním vinutím 21, 31 čidel 2, 3 připojeným paralelně ke koncovému stupni vysokofrekvenčního generátoru 4.
V úzkopásmových propustích 23, 33 jsou účinně potlačeny nežádoucí rušivé signály indukované do sekundárních vinutí 22, 32, čímž je umožněno jejich další efektivní zpracování v následných obvodech, nutných pro centrování rotoru 100. Z tohoto důvodu je výhodné použití úzkopásmových propustí 23, 33 s co nejmenší možnou šířkou pásma.
Výstupní signál sčítacího zesilovače 5 je výsledkem zpracování vstupního signálu s polaritou *180° nebo +180° přiváděného vstupem 51 z rozdílového zesilovače 25 a „posouvacího“ signálu soufázového s měrným signálem, který je přiváděn vstupem 52 od odporového trimru 7 a který má stálou amplitudu, která je stejně velká, jako je maximální hodnota amplitudy měrného signálu přiváděného vstupem 5_1. Této maximální velikosti amplitudy měrného signálu se dosahuje při krajních polohách rotoru 100 ve směru od středu statoru k čidlům 2, 3 a její hodnota nabývá jen takové úrovně, že sěítací zesilovač 5 není přebuzen, tzn., že pň jakékoliv úrovni signálů z obou svých vstupů 51,52 nepracuje v saturačním režimu.
-3CZ 20723 Ul
Soufázovost „posouvacího“ signálu s měrným signálem na vstupech sčítacího zesilovače 5 lze nastavit jednoduchým RC fázovacím obvodem, který slouží jako fázový posouvač 6. Toto nastavení je obvykle pevně nastaveno již z výroby. V některých aplikacích regulačních smyček však nastavování není důležité, příslušné prostředky nemusí být proto instalovány. Potřebná velikost amplitudy „posouvacího“ signálu se v této větvi nastavuje odporovým trimrem 2.
Vysokofrekvenční střídavý signál z výstupu sčítacího zesilovače 5 je usměrněn v dvoucestném vysokofrekvenčním usměrňovači 8 a střídavá složka zvlnění je po usměrnění odfiltrována vyhlazovacím filtrem 9.
Aby zpoždění změny regulačního signálu vyvolaného změnou polohy rotoru 1,00 bylo malé, jsou io časové odezvy zpracovávaného signálu v obvodech vysokofrekvenčního usměrňovače 8 a vyhlazovacího filtru 9 co nej kratší. Proto jsou s výhodou ve vysokofrekvenčním usměrňovači 8 použity jako usměrňovače vysokofrekvenční nízkovýkonové Schottkyho diody s malými difuzními kapacitami. Rovněž časové konstanty RC nebo LC členů ve vyhlazovacím filtru 9, jejichž vlivem dochází k podstatnému zpoždění změny regulačního signálu se změnou polohy rotoru, jsou vole15 ny jen do takové velikostí, aby hodnota zvlnění regulačního napětí nepřekročila velikost kvantizačního kroku analogově digitálního převodníku v digitálním signálním procesoru 10.
Činnost příkladného zařízení podle technického řešení je graficky znázorněna na obr. 3, kde je uveden požadovaný a zařízením realizovatelný průběh závislosti regulačního napětí ϋ budicího analogově digitální převodník digitálního signálového procesoru 10, jímž se řídí velikost střídy a vícefázových hnacích a centrujících signálů s impulsní šířkovou modulací. Protifázové (invertované) výstupy těchto signálů ze dvou výstupů digitálního signálového procesoru 10 budí prostřednictvím výkonových spínačů 11, 12 výkonová statorová vinutí 13, 14 plochého bezložiskového vysokootáčkového elektromotoru.
Jak vyplývá z výše uvedeného popisu, využívá se ke středění rotoru během jeho otáčení možné změny úrovně stejnosměrné složky výkonového pohonného signálu PWM. Stejnosměrná složka signálu PWM je dána jeho střídou α = τ/Τ. Změna střídy a je řízena změnou stejnosměrného regulačního napětí z vysokofrekvenční části zpětnovazební regulační smyčky, na obr.2, na jejímž začátku v místě zjišťování polohy levitujícího rotujícího elementu, je situována dvojice vysokofrekvenčních indukčních čidel 2, 3 polohy. Signál PWM je generován na konci regulační smyčky v digitálním signálovém procesoru 10. Úrovní stejnosměrné složky signálu PWM se ovlivňuje poloha rotoru v jeho radiálním směru a je uskutečňována radiálně působící silou od magnetické složky elektromagnetického pole signálu PWM, vyvolaného výkonovými vinutími 13, 14. Tato vinutí 13, 14 jsou buzena ze spínačů 11, 12» spínaných signály PWM z výstupů digitálního signálového procesoru 10. Výkonový signál PWM je však určen také k vytvoření hnací síly, tečné ke kruhovému magnetickému toku PWM od statorových vinutí 13,14. která vyvolává rotační pohyb levitujícího rotujícího elementu. Počet otáček (ot/min) levitujícího rotujícího elementu je určen velikostí spínacího kmitočtu signálu PWM a jeho velikost může být volena v digitálním signálovém procesoru 10.
Velikost střídy a lze měnit změnou velikostí stejnosměrného regulačního napětí Ur přivedeného na vstup analogově-číslicového převodníku, který je např. součástí digitálního signálového procesoru 10. Hodnota stejnosměrného regulačního napětí je přímo úměrná výchylce x levitujícího rotujícího elementu od středu statoru z jeho jedné krajní polohy (podle obr. 3 např.: x = 0 mm) do jeho druhé krajní polohy (podle obr. 3 např.: x = 2 mm). Stejnosměrné regulační napětí se získává vhodným zpracováním vysokofrekvenčních střídavých hodnot regulačních napětí í/r2 a Uri generovaných v sekundárních vinutích polohových čidel 2 a 3. Tato čidla 2 a 3 jsou na vstupu zpětnovazební regulační smyčky zapojena tak, aby jejich vysokofrekvenční výstupy byly soufázové.
Primární vinutí obou Čidel 2 a 3 jsou buzena vysokofrekvenčním měrným signálem z výkonového výstupu vysokofrekvenčního generátoru 4 měrného signálu. Ze sekundárních, tj. snímacích, vinutí 22, 32 čidel 2 a 3, induktivně navázaných k sobě příslušným primárním vinutím 21, 31, se odebírají soufázová vysokofrekvenční regulační napětí na vstupy vysokofrekvenčního rozdílového zesilovače 25 přes úzkopásmové propusti 23 a 33, jejichž úkolem je potlačení nežádoucích
-4CZ 20723 Ul rušivých složek elektromagnetického pole, zejména u signálu PWM, které by mohly znemožnit účinnou stabilizaci levitujícího rotujícího elementu.
PriblížHi se levitující rotující element k jednomu z dvojice čidel 2, 3, dojde v místě přiblížení v kovovém levitujícím rotujícím elementu ke zvýšenému indukování vířivých proudů vysokofrek5 venčního měrného signálu, tj. ke ztrátám výkonu tohoto vysokofrekvenčního signálu ohřevem materiálu levitujícího rotujícího elementu a tedy i k úbytku přenosu vysokofrekvenční energie z primárního vinutí 24,31 čidla 2,3 do jeho sekundárního vinutí 22,32. U protilehlého čidla 3, 2 z dvojice naopak dojde k opačnému jevu, tzn. ke zvýšenému přenosu vysokofrekvenční energie do jeho sekundárního vinutí 32, 22. Stejná míra přenosu vysokofrekvenční energie do obou čidel 2, io 3 nastává jen tehdy, je-li levitující rotující element přesně uprostřed mezi Čidly 2, 3, tj, když střída a signálu PWM je konstantní. Na výstupu vysokofrekvenčního rozdílového zesilovače 25 se tato situace projeví nulovou hodnotou výsledného vysokofrekvenčního regulačního napětí. Na obr. 3 této pozici levitujícího rotujícího elementu odpovídá střed regulační charakteristiky Ur = «χ).
Vychýlením levitujícího rotujícího elementu ze středu statoru na jednu, nebo druhou stranu dojde v rozdílovém zesilovači 25 k zesílení a odečítání amplitudově nestejně velkých soufázových vysokofrekvenčních regulačních napětí. Amplituda vysokofrekvenčního signálu na výstupu vyjadřuje v tomto případě míru vychýlení x levitujícího rotujícího elementu a jeho fáze (polarita signálu) vyjadřuje směr tohoto vychýlení. Při vychýlení levitujícího rotujícího elementu na jednu stranu bude tento výsledný signál vykazovat vzhledem k referenčnímu signálu např. polaritu -180°, při vychýlení na druhou stranu se změní polarita na +180° (resp. obráceně při záměně signálů). Referenčním signálem je zde budicí vysokofrekvenční měrný signál z vysokofrekvenčního generátoru 4.
K přeměně výsledného vysokofrekvenčního regulačního napětí z výstupu vysokofrekvenčního rozdílového zesilovače 25 na stejnosměrné regulační napětí je využito zapojení vysokofrekvenčního sčítacího zesilovače 5, na jehož výstupu je zapojen dvoucestný vysokofrekvenční usměrňovač 8, následovaný vyhlazovacím filtrem 9. Na invertující vstup sčítacího zesilovače 5 je přiveden vysokofrekvenční signál z výstupu 25, měnící se se změnou polohy levitujícího rotujícího elementu, zatímco neinvertující vstup je buzen z vysokofrekvenčního generátoru 4 přes fázovací člen 6 a odporový trimr 7 referenčním vysokofrekvenčním měrným signálem s vhodně nastavenou konstantní fází a konstantní amplitudou. Amplituda referenčního signálu se nastaví odporovým trimrem 7 na stejnou úroveň vysokofrekvenčního signálu, jako je signál na výstupu rozdílového zesilovače 25, kterého se dosahuje pří jedné nebo druhé krajní poloze levitujícího rotujícího elementu mezi čidly 2,3. V případě, kdy tento vysokofrekvenční signál vykazuje při jedné krajní poloze levitujícího rotujícího elementu např. obrácenou fázi vůči fázi referenčního signálu, tyto signály se ve sčítacím zesilovači 5 odečítají a na jeho vystupuje nulová hodnota vysokofrekvenčního regulačního napětí. Usměrněná hodnota stejnosměrného regulačního napětí je rovněž nulová, což odpovídá počátečnímu bodu 0 na grafické závislosti na obr. 3. Při druhé krajní poloze levitujícího rotujícího elementu budou vysokofrekvenční signály na vstupech rozdílového zesilo40 vače 25 soufázové a kromě toho, že se zesilují se také sčítají tak, že na výstupu zesilovače 25 bude při jeho činnosti v lineárním režimu dosaženo maximální hodnoty vysokofrekvenčního regulačního napětí. Dvoucestným usměrněním a filtraci ve vyhlazovacím filtru 9 obdržíme maximální hodnotu stejnosměrného regulačního napětí vyznačenou v grafu na obr. 3.
Velikosti zesílení vysokofrekvenčních zesilovačů, případně velikosti vysokofrekvenčních regu45 lačních napětí, musí být nastaveny tak, aby při jakékoliv poloze levitujícího rotujícího elementu mezi čidly 2,3 nedošlo k limitaci zesíleného signálu na výstupu vlivem jejich saturace.
Aby vysokofrekvenční regulační a referenční signál na vstupech 51, 52 sčítacího zesilovače 5 byly synchronní, je v některých případech nutno kompenzovat dopravní zpoždění vysokofrekvenčního regulačního signálu v čidlech 2, 3, v separačních zesilovačích 24, 34, v úzkopásmových propustech 23, 33 a v rozdílovém zesilovači 25 pomocí fázovacího členu 6. V méně kritických případech tato kompenzace není nutná.
-5CZ 20723 Ul
Prezentovaná metoda a jí odpovídající relativně jednoduchá konfigurace regulační smyčky zaručuje minimální vliv jak rušivého pozadí, tak celkového dopravního zpoždění regulačního signálu ve smyčce na účinnou stabilizaci levitujícího rotujícího elementu.
Claims (4)
- NÁROKY NA OCHRANU5 1. Zařízení pro stabilizaci levitujícího rotujícího elementu obsahující polohová čidla spojená s vyhodnocovacími obvody, přičemž polohová čidla jsou situována v prostředí s nepříznivými měřicími podmínkami v blízkosti pohonu levitujícího rotujícího elementu, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň dvě konstrukčně shodné dvojice (D', D) polohových čidel (2, 3) obsahujících budicí primární vinutí (21, 31) indukčně spřažené se sekundárním vinutím (22, io 32), přičemž budicí primární vinutí (21, 31) obou čidel (2, 3) jedné dvojice (D') jsou připojena k větvi (411) výkonového výstupu (41) vysokofrekvenčního generátoru (4) měrného signálu, sekundární vinutí (22) jednoho čidla (2) této dvojice (D') je spojeno se vstupem první úzkopásmové propusti (23) a sekundární vinutí (32) druhého čidla (3) této dvojice (D') je spojeno se vstupem druhé úzkopásmové propusti (33), výstup první úzkopásmové propusti (23) je připojen15 na invertující vstup (251) rozdílového zesilovače (25) a výstup druhé úzkopásmové propusti (33) je připojen na neinvertující vstup (252) rozdílového zesilovače (25), přičemž výstup rozdílového zesilovače (25) je spojen s neinvertujícím vstupem (51) sčítacího zesilovače (5), jehož invertující vstup (52) je připojen na odporový trimr (7), jehož neuzemněný konec je připojen k výstupu fázového posouvače (6), přičemž fázový posouvač (6) je svým vstupem spojen s nevýkonovým20 výstupem (42') vysokofrekvenčního generátoru (4) měrného signálu a výstup sčítacího zesilovače (5) je spojen se vstupem vysokofrekvenčního usměrňovače (8), k jehož výstupu je připojen vstup vyhlazovacího filtru (9), kterýje svým výstupem připojen ke vstupu digitálního signálového procesoru (10).
- 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi výstupy čidel (2, 3) a25 vstupy úzkopúsmových propustí (23, 33) jsou zařazeny separační zesilovače (24, 34).
- 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že primární a sekundární vinutí (21, 31, 22, 32) čidel (2, 3) má tvar plochých spirálových cívek situovaných na protilehlých plochách tištěného spoje.
- 4. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků laž3, vyznačující se tím, že měrný sig30 nál vysokofrekvenčního generátoru (4) má frekvenci v dostatečném odstupu od frekvence signálů pro řízení soustavy motor - magnetické ložisko.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201022301U CZ20723U1 (cs) | 2009-08-26 | 2009-08-26 | Zařízení pro stabilizaci levitujícího rotujícího elementu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201022301U CZ20723U1 (cs) | 2009-08-26 | 2009-08-26 | Zařízení pro stabilizaci levitujícího rotujícího elementu |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20723U1 true CZ20723U1 (cs) | 2010-03-29 |
Family
ID=42062768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ201022301U CZ20723U1 (cs) | 2009-08-26 | 2009-08-26 | Zařízení pro stabilizaci levitujícího rotujícího elementu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ20723U1 (cs) |
-
2009
- 2009-08-26 CZ CZ201022301U patent/CZ20723U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chiba et al. | A PWM harmonics elimination method in simultaneous estimation of magnetic field and displacements in bearingless induction motors | |
| JP5025505B2 (ja) | 磁気軸受装置 | |
| US10619669B2 (en) | Magnetic bearing control device and vacuum pump | |
| US9347489B2 (en) | Magnetic bearing device and vacuum pump | |
| EP3179612B1 (en) | Device for detecting the axial position of a rotor shaft and its application to a rotary machine | |
| EP2528202A2 (en) | Electromagnetic actuator | |
| US5696412A (en) | Sensor-less position detector for an active magnetic bearing | |
| US20100194225A1 (en) | Self Sensing Integrated System and Method for Determining the Position of a Shaft in a Magnetic Bearing | |
| CA2836520C (en) | Magnetic radial bearing with three-phase actuation | |
| US11015609B2 (en) | Magnetic levitation control device and vacuum pump | |
| JP2009293800A6 (ja) | 物体を支持するための方法 | |
| JP2009293800A (ja) | 物体を支持するための方法 | |
| CZ2009568A3 (cs) | Zpusob stabilizace levitujícího rotujícího elementu a zarízení pro stabilizaci levitujícího rotujícího elementu | |
| WO2011074996A2 (en) | Active magnetic bearing and control system for active magnetic bearing | |
| Asama et al. | Suspension force investigation for consequent-pole and surface-mounted permanent magnet bearingless motors with concentrated winding | |
| CZ20723U1 (cs) | Zařízení pro stabilizaci levitujícího rotujícího elementu | |
| JP2004132537A (ja) | 磁気軸受制御装置 | |
| Peng et al. | Design and characteristic analysis of a novel bearingless SRM with double stator | |
| JP4889350B2 (ja) | 磁気軸受装置 | |
| Kumar et al. | Vibration control using BCW induction motor | |
| Miyamoto et al. | Suspension characteristics measurement of a bearingless motor | |
| Takada et al. | Magnetic losses of electrical iron sheet in squirrel-cage induction motor driven by PWM inverter | |
| US11329530B2 (en) | Electric machine system | |
| Hofer et al. | Analysis of a Current Biased Eight-Pole Radial Active Magnetic Bearing Regarding Self-Sensing | |
| Messager | Self-bearing permanent magnet synchronous machine configurations and control for high-speed applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20100329 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20130826 |