RU1817201C - Устройство дл дистанционной передачи угла с масштабированием усилий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и автоматике. Целью изобретени   вл етс  повышение точности передачи угла поворота и расширение диапазона изменени  отношени  моментов п исполнительной (ИМ) и задающей (ЗМ) синхронных машин, за счет задани  в ИМ между магнитными пол ми ротора (Р) и статора (С) угла а, путем преобразовани  п по закону арктангенса имеющимс  в устройстве нелинейным преобразователем . Магнитные пол  Р обеих машин взаимно перпендикул рны, а магнитные пол  С обеих машин, вследствие параллельного подключени  их обмоток к выходам полупроводникового коммутатора, соналравлены. Введение трехвходового алгебраического сумматора и изменение зако- на преобразовани  коэффициента масштабировани  п обеспечивает повышение точности дистанционной передачи угла и расширение диапазона изменени  отношени  моментрв п ИМ и ЗМ, а вместе с соответствующим образом подключенными реле, интегратором, блоком вз ти  модул , трем  блоками умножени  на ±1, двум  двухвходовыми и одним трехвходовым сравнивающими элементами обеспечивает работоспособность при изменении направлений моментов оператора и нагрузки и высокую динамическую точность. Особенностью устройства  вл етс  независимость рассогласовани  валов, принимающее наименьшую величину, от п. 3 ил. со с

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  дистанционной передачи угловых перемещений в след щих системах двустороннего действи  с вентильными электродвигател ми и сило- моментным очувствлением при необходимости масштабировани  усилий.

Цель изобретени  - повышение точности передачи угла поворота и расширение функциональных возможностей путем увеличени  диапазона изменени  отношени 

моментов исполнительной и задающей синхронных машин.

На фиг.1 изображена структурна  схема устройства дл  дистанционной передачи угла; на фиг.2 - векторные диаграммы магнитных полей; на фиг.З - моментные характеристики устройства.

Устройство дл  дистанционной передачи угла с масштабированием усилий содержит укрепленную на задающем валу синхронную машину 1с первым датчиком 2 положени , исполнительную синхронную

00

ч

W

о

машину 3 со вторым датчиком 4 положени , полупроводниковый коммутатор 5 с коммутирующим б и управл ющим 7 величиной тока входами, к выходам которого параллельно подключены ебмотки статоров обеих синхронных машин 1, 3, а выходы датчиков 2, 4 положени  подключены ко входам первого двухвходового сравнивающего элемента 8, выход которого соединен со входом реле 9. Выход последнего св зан с первыми входами трех блоков умножени  10-12, на второй вход первого блока умножени  10 подан сигнал, эквивалентный углу 90°. На второй вход второго блока 11 умножени  подан сигнал с выхода нелинейного преобразовател  13 коэффициента масштабировани . Выход второго блока умножени  11 соединен с первым суммирующим входом первого трехвходового алгебраического сумматора 14, вычитающий вход которого соединен с выходом второго датчика 4 положени , а выход подключен к первому входу второго двухвходового сравнивающего элемента 15 и через последовательно соединенные интегратор 16 и блок 17 вз ти  модул  ко второму входу третьего блока умножени  12. Выход блока 12 соединен со вторым входом второго двухвходового сравнивающего элемента 15, выход которого подключен к управл ющему величиной тока входу 7 полупроводникового коммутатора 5.

Выход первого блока 10 умножени  подключен к первому суммирующему входу второго алгебраического сумматора 18, выход которого подключен ко второму суммирующему входу первого алгебраического сумматора 14 и к коммутирующему входу 6 полупровдникового коммутатора 5. Нелинейный преобразователь 13 выполнен в виде arctg-ного преобразовател , а второй вход алгебраический сумматор 18 снабжен вычитающим входом, подключенным к выходу второго блока умножени  11. Второй суммирующий вход второго алгебраического сумматора 18 подключен к выходу первого датчика 2 положени .

На фиг.1, 2, 3 прин ты следующие обозначени :

«рз, сери - углы поворота исполнительного и задающего валов;

Ос угол поворота магнитных полей статоров;

о. - угол между магнитными пол ми ротора и статора исполнительного двигател  (синхронной машины);

Моп, Мн - нагрузочные моменты на задающем и исполнительном валах;

М3, Мп - моменты, развиваемые двигател ми оператора и нагрузки:

и

10

15

20

25

30

35

40

Фрз, , Фсэ. Феи - магнитные потоки роторов и статоров синхронных машин оператора и нагрузки;

СМЗ, СМИ - синхронные машины на задающем и исполнительном валах соответственно;

ДПРЗ, ДПРИ - датчики положени  роторов на задающем и исполнительном валах соответственно.

Устройство работает следующим образом . Углова  ориентаци  магнитных гтолей статоров обоих двигателей будет одинаковой , если считать оси роторов расположенными вдоль одной пр мой при совпадении начал отсчета датчиков положени  2 и 3. За счет взаимодействи  реле 9 и первых двух блоков умножени  10, 11 во втором алгебраическом сумматоре 18 к показани м датчика 2 положени  будет прибавлен сигнал ±(90° - «) знак которого определ етс  сигналом с выхода реле 9 таким образом, чтобы магнитные пол  статоров были отклонены на 90° --« от магнитного пол  ротора задающего двигател  Фр3 в сторону ФрИ (фиг.2а). Амплитуды статорных полей пропорциональны (в силу параллельного включени  обмоток синхронных машин 1 и 3) и определ ютс  рассогласованием fan., которое отсчитываетс  от положени  Оо а % арз ±90°. (1), где знак + определ етс  сигналом с выхода реле 9, поступающим на блоки умножени  10 и 11, т.е. направлением нагрузочного момента Мн, в зависимости от которого 7р3 будет больше или меньше «рн .

При отключенном интеграторе 16 моменты двигателей выражаютс  следующим образом:

Ми Ки («о - «ри) sin a(1)

М3 К3(«о-ари) costt(2) где Ки и Кз - коэффициенты, определ емые конструкцией синхронных машин и при одинаковых двигател х Ки К3. Очевидно, что в системе данной структуры

п

JVU

Me,

- tg a

(3)

т.е. и принимает значени  от 0 до оо и функциональный преобразователь с учетом (2) и (3) должен выполн ть следующее преобразование

Ки (% arctgn -TfКз

(4)

Рассогласование Ьп - Оо - «ри с выхода первого алгебраического сумматора 14 поступает на вход интегратора 16 и сравнивающего элемента 15. При по влении рассогласовани  возникают вращающие моменты в соответствии с уравнени ми (2) и начинает увеличиватьс  модуль интеграла рассогласовани  на выходе блока 17 При

увеличении угла между пол ми Фри и Феи больше а, что соответствует возрастанию Ми, сигнал модул  интегратора на выходе блока 12 умножени  будет иметь тот же знак, что и рассогласование bfi в силу действи  реле 9. Это приведет к увеличению сигнала на выходе сравнивающего элемента 15, а следовательно, возрастанию напр жени  и тока двигател  и его Ми. Через некоторое врем  в силу этого ротор, двигател  нагрузки возвратитс  в исходное поло- жение либо (при движении) угол между Фри и Феи снова будет равен а, что приведет к выполнению соотношени :

Ми Ми М3 уменьшитс , то угол между

(5)

Мои

Если же Ми Фри и Феи станет меньше а и знак интеграла рассогласовани  станет противоположен Дсг, что приведет к уменьшению Фсз, Феи и увеличению через некоторое врем  угла между ФрИ и Феи до «.

При изменении знака Мн угол между Фри и Фси начнет уменьшатьс , а рассогласование Ай будет расти в силу отсчета его от Оо, Однако, как указано выше, знак интеграла рассогласовани  на выходе блока 12 умножени  будет противоположен знаку Да, а следовательно, амплитуды статорных полей будут уменьшатьс  (фиг.26). Под действием Мн через некоторое врем  пол  и Фр3 совпадут (так как амплитуда Феи из-за действи  интегратора 16 будет уменьшатьс , и значение арз -#ри на выходе сравнивающего элемента 3 изменит знак, что приведет к переключению реле 9 и отсчету рассогласовани  от нового «о. При этом под действием Мн угол арз - «ри будет расти, и через некоторое врем  вновь станет равен 90°.

При изменении коэффициента масштабировани  и, следовательно, изменении а в схеме будут происходить процессы, полностью аналогичные описанным выше, как и при изменении Ор3 оператором.

Фиг.За иллюстрирует зависимости Ми и М3 соответственно, от угла а., фиг.Зб показывает зависимость угла а от коэффициента масштабировани  п. Видно, что зависимость угла а коэффициента масштабировани  п лежит в пределах от 0 до любой необходимой величины.

Таким образом, за счет изменени  сигнала управлени  на коммутирующем входе коммутатора 5 на величину, определ емую нелинейным преобразователем 13, удаетс  повысить точность передачи угла и расширить функциональные возможности путем

увеличени  диапазона изменени  коэффициента масштабировани  при отражении нагрузочного момента.

Claims (1)

1. 5Формула изобретени 

   Устройство дл  дистанционной передачи угла с масштабированием усилий, содержащее на задающем валу синхронную машину с первым датчиком положени , ис10 полнительную синхронную машину с вторым датчиком положени , полупроводниковый коммутатор с коммутирующим и управл ющим величиной тока входами, к выходам которого параллельно подключены обмотки

   15 статоров синхронных машин, а выходы датчиков положени  подключены к входам первого двухвходового сравнивающего элемента, выход которого соединен со входом реле, а выход реле подключен к первым

   20 входам трех блоков умножени , второй вход первого блока умножени  служит дл  подачи сигнала,эквивалентного углу в 90°, второй вход второго блока умножени  соединен с выходом нелинейного преобра25 зовател  коэффициента масштабировани , вход которого  вл етс  входом установки отношени  моментов задающей и исполнительной синхронных машин, а выход второго блока умножени  соединен с первым

   30 суммирующим входом первого трехвохдо- вого алгебраического сумматора, вычитающий вход которого подключен к выходу второго датчика положени  ротора, а выход - к первому входу второго двухводового

   35 сравнивающего элемента и через последовательно соединенные интегратор и блок вз ти  модул  к второму входу третьего блока умножени , выход которого соединен с вторым входом второго двухвходового срав40 ниаающего элемента, выход которого подключен к управл ющему величиной тока входу полупроводникового коммутатора, выход первого блока умножени  подключен к первому суммирующему входу второго ал45 гебраического сумматора, выход которого подключен к второму суммирующему входу первого алгебраического сумматора и к коммутирующему входу полупроводникового коммутатора, отличающеес  тем, что,

   50 с целью повышени  точности передачи угла поворота и расширени  функциональных возможностей путем увеличени  диапазона изменени  отношени  моментов исполнительной и задающей синхронных

   55 машин, нелинейный преобразователь коэффициента мастшабировани  выполнен в виде арктангенсного преобразовател , второй алгебраический сумматор снабжен вычитающим входом, подключенным к выходу второго

   блока умножени , а второй суммирующий подключен к выходу первого датчика поло- вход второго алгебраического сумматора жени .

   а

   Ж ц&

   Редактор Н.Козлова

   / Составитель А.Иванов Техред М.Моргентал

   о 1

   п

   Фие.З

   Корректор М.Куль