SU1023605A1 - Электропривод - Google Patents

Description

кэ

DO

65 о ел

2.Электропривод по n.l, отличающийс  тем, что формирователь скорости снабжен преобразователем , числа фаз, датчик опорных сигналов снабжен формирователем многофазных опорных сигналов, а фазочувствительный выпр митель выполнен многофазным, реверсивным, один вход которого через преобразователь числа фаз св зан с выходом синхронного редукторного генератора, а другой с формирователем многофазных опорных сигналов.

3.Электропривод по п.п. 1 и 2, отличающийс  тем, что датчик опорных сигналов снабжен блоком интеграторов, вход которого подключен к выходу синхронного редукторного генератора, а выход св зан

с входом формировател  многофазных опорных сигналов.

4.Электропривод по п.1. Отличающийс  тем, что в него введен датчик угла поворота, ротор которого механически соединен

с ротором синхронного редукторного электродвигател , а его выход электрически св зан с датчиком опорных

сиглалов, причем датчик угла поворота выполнен редукторным.

5.Электропривод по п.п. 1-4, о тличающийс  тем, что датчик опорных сигналов снабжен блоком фазочувствительных выпр мителей, вход которого св зан с редукторным датчиком угла, а выход - р входом блока интеграторов , выполненных в виде апериодических звеньев.

6.Электропривод по п.1, отличающийс  тем, что снабжен регул тором угла и цифровым датчиком угла поворота ротора синхронного редукторного электродвигател , выход которого св зан с входами датчика опорных сигналов и регул тора угла, а выход последнего св зан с формирователем сигналов управлени .

7.Электропривод по п.п. 1-3 и 6, отличающийс  тем, что датчик опорных сигналов снабжен преобразователем цифра-аналог, вход которого св зан с цифровым датчиком угла поворота ротора синхронного редукторного электродвигател , а выход - с входом блока интеграторов, выполненных в виде апериодических звеньев.

1

Изобретение относитс  к электротех нике и может быть использовано во все област х промышленности дл  регулировани  скорости и положени  нагрузки в электроприводе без механического редуктора при низких скорост х нагруз ки, например около одного оборота в сутки, и при высоких требовани х к точности и качеству регулировани , например единицы угловых секунд.

Известны электроприводы, предназначенные дл  регулировани  скорости и положени - нагрузки без механического редуктора, содержащие коллекторные двигатель и газогенератор посто в ного тока Ull.

Недостатками тихоходных коллекторных машин  вл ютс  высока  стоимость, сложность иготовлени , а также мала  нгщежность,взрывоопасность, неудобство компоновки с объектом регулировани , обусловленные наличием коллектора .

Тихоходные моментные двигатели посто нного тока имеют большие потери в  корной цепи, существенной оказываетс  и индуктивность  корной цепи, что в свою очередь приводит к- необходимости применени  преобразовател  энергии с большой установочной мощностью .

Тихоходные тахо.генераторы посто нного тока имеют достаточно большую индуктивность  корной цепи и вследствие этого большую посто нную времени, так же высокий уровень сигналов помех возникающих вследствие коллекторных пульсаций.

Недостатками электроприводов  вл ютс  мала  надежность, высока  стоимость , существенные габариты силовой преобразовательной аппаратуры, сравнительно невысокие регулировочные свойства, обусловленные недостатками коллекторных мащин.

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  электропривод , содержащий синхронный электродвигатель , механически св занный с синхронным генератором, преобразователь энергии, выход которого подключен к синхронному электродвигателю , формировательскорости, снабженный фазочувствительным выпр мителем , входом соединенный с выходом синхронного генератора, а выходом с одним входом формировател  сигналов управлени , задатчик скорости, подключенный к другому входу формировател  сигналов управлени , выход которого подключен к входу управлеНИИ величиной напр жени  (тока; преобразовател  энергии 2.

Недостатк( известного электропривода  вл ютс  невысокие точность и плавность управлени  частотой вращени  нагрузки, объ сн еьие исполь зованием аналогового задатчика частоты и обычных синхронных электрических машин, из которых двигатель дл  получени  сверхнизких частот вращени  соедин етс  с нагрузкой через механический редуктор.

Цель изобретени  - повышение точности и плавности управлени  частотой вращени  нагрузки.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в электроприводе задатчик скорости снабжен датчиком опорных сигналов , кшод которого св зан с входом управлени  частотой преобразовател  энергии и с входом опорных сигналов фазочувствительного шлпр мител , причем синхронные электродвигатель и генератор вьйтолнешл редукторными.

Формирователь скорости снабжен пр1еобразо1зателем числа фаз, датчик опорных сигналов снабжен формирователем многофазных опорных сигналов, а фазочувствительный выпр митель выполнен многофазным, реверсивным, оди вход которого через преобразователь числа фаз св зан с выходом синхронного редукторного генератора, а другой /- с формирователем многофазных опорных сигналов.

Датчик опорных сигналов снабжен блоком интеграторов, вход которого подключен к выходу синхронного редукторного генератора, а выход св зан с входом формировател  многофазных опорных сигналов.

Кроме того, в электропривод введен редукторныП датчик угла поворота ротор которого механически соединен с ротором синхроннного редукторного электродвигател , а его выход элект{жчески св зан с датчиком опорных. сигналов.

Датчик опорных сигналов снабжен блоком фазочувствительных выпр мителей , вход которого св зан с редукторнам датчиком угла, а выход - с входом блока интеграторов, выполненных в виде апе жодических звеньев.

Электропривод снабжен регул торюм угла и цифровь датчиком угла поворота ротора синхронного редукторного электродвигател , выход которого с входами датчика опорных сигналов к регул тора угла, выход которог св зан с формирователем сигналов управлени .

При этом датчик опорных сигналов, снабжен преобразователем цифра-аналог , вход которого св зан с цифровал датчиком угла поворота ротора сиЧронного редукторного электродви1ате

л , а выход - с входом блока интеграторов , выполненных в виде апериодических звеньев.

На фиг.1 дана структурна  схема электропривода дл  случа  регулировани  частоты вращени  нагрузки; на;: фиг .2 - схема фОЕ ировател  скорости, на фиг.3 - схема датчика опорных сигналов} на фиг.4 - схема электропривода с редукторным датчиком угла; на фиг.5 - вариант схемы датчика опорных сигналов с блоком апериодических зве ньев/ на фиг.6 - схема электропривода дл  регулировани  скорости и углового положени  вала редукторного двигател ; на фиг.7 - вариант схемы датчика опорных сигналов с цифро-аналоговым устройством.

Электропривод содержит редУкторный синхронный электродвигатель 1 с аксиальным возбуждением, подключенный обмотками статора к выходу преобразовател  2 энергии, вход управлени  величиной тока ( напр жени  ) которого подключен к выходу формировател  3 сигналов управлени . Один вход Формировател  3 св зан с задатчиком 4 скорости , который содержит датчик 5 опорных сигналов, -ВЫХОД которого св зан с вхЪдом управлени  частотой преобразовател  2 энергии и с входом формировател  6 скорости. Другой вход формировател  6 скорости подключен к выходу синхронного редукторного генератора 7 ротор которого механически соединен с ротором редукторного электродвигател  1 ( фи г . 1 ).

Формирователь 6 скорости содержит многофазный реверсивный выпр митель.

Датчик 5 опорных сигналов может содержать формирователь 8 1фиг.2 многофазных опорных сигналов выходы котрого св заны с выпр мителем 9,.который через преобразователь 10 числа фаз соединен с редукторным генератором 7.

Датчик 5 опорных сигналов может содержать блок 11 ( фиг.З) интеграторов , вход которого св зан с выходом редукторного генератора, а выход с входом формировател  8 многофазных опорных сигналов.

Электропривод снабжен редукторным датчиком 12 (фиг.4, угла, ротор которого механически св зан с ротором редукторного электродвигател  1, а выходные обмотки подключены к датчику 5 опорных сигналов.

Датчик 5 опорных сигналов снабжен блоком 13 (фиг.5) фазочувствительных выпр мителей, вход которого св зан с выходом редукторного датчика 12 угла , а выход подключен к блоку 11 интеграторов , содержащему апериодические звень .

Электропривод может содержать регул тор 14 угла (фиг.6) и цифровой датчик 15 угла, выход которого подключен к входу датчика 5 опорных сигналов и через регул тор 14 угла к входу формировател  3 сигналов управлени , электрически с входом блока 11 интеграторов через преобразователь 16 цифра-аналог (фиг.7К

Электропривод работает следующим образом,

Редукторный электродвигатель 1 не посредственно без механического редуктора приводит во вращение нагрузк Дл  получени  высокой точности управлени  как средним, так и мгновенным значением частоты вращени  задатчик 4 скорости фор ирует один сигнгш заДани  скорости в виде многофазного напр жени  с прецизионной частотой, а другой - в виде аналогового сигнала напр жени  посто нного тока.

Сигнал задани  в виде многофаэного синусоидального напр жени  формируетс  датчиком 5 опорных сигналов , -в составе которого может быть, например, высокоточный (кварцевый) задатчик иастоты.

Сигналы датчика 5 поступают на вход управлени  частотой преобразовател  2 энергии, который питает редукторный двигатель током, частота которого строго св зана с частотой датчика 5 опорных сигналов.

Так как скорость вращени  синхронного двигател  определ етс  частотой питани , а последн   задаетс  точно, то средн   скорость вращени  двигател  1 1 нагрузки ) регулируетс  с точностью, определ емой датчиком 5 опорных сигналов,

Вследствие того, что синхронные маишны склонны к качани м, высока  точность управлени  мгновенным значением скорости нагрузки достигаетс  использованием аналогового сигнала коррекции, который вырабатываетс  формирователем 3 сигналов управлени . .

Сигнал коррекции формируетс  по результатам сравнени  аналогового сигнала задани  скорости, поступающего от зёщатчика 4, и сигнала о мгновенном значении скорости, поступак цего от формировател  6 скорости, который вырабатывает этот сигнал следующим образом.

Редукторный синхронный генератор 1 вращаетс  синхронно с редукторным двигателем 1 и формирует многофазное (2 - или. 4 -фазное напр жение, частота которого совпадает с частотой датчика 5 опорных сигналов. Это напр жение преобразуетс  в напр жение с большим числом фаз (32-64 ) с помощью преобразовател  10 числа фаз и поступает на информационные входы многофазного реверсивного выпр мител  9, на .входы опорных сигналов которого поступают сигналы от ,формировател  8 многофазных опорных сигналов ( фиг.2).

При определенной начальной взаимной фазировке редукторных генератора 7, и электродвигател  1 на выходе выпр мител  9 формируетс  аналоговый сигнал скорости (частоты вращени ) электродвигател  1, который из-за многофазности выпр мл емого сигнала содержит малый уровень пульсаций .

Формирование этого сигнала ведетс  практически без запаздываний посто нна  времени цепи формировани  скорости ХО,1-1), что обеспечиваетс , параметрами синхронного редукторного генератора. Наличие бысдействующего каНёша регулировани  скрости обеспечивает контроль мгновенного значени  скорости, и благодар  этому достигаетс  высока  плавность вращени  нагрузки в случае возмущгиоцих воздействий.

Чтобы повысить точность и плав ность управлени  скоростью нагрузки, необходимо уменьшить уровень пульсаций в сигнале фор№1ровател  6 скорости .

Дл  этой цели производ т более точную фазировку сигналов датчика 5 опорных сигналов относительно напр жений генератора 7, использу  напр жени  генератора 7 при формировании опорных сигналов.

Напр х ени  генератора 7 поступают на входы интеграторов блока 11, сигкалл с выходов которых поступают на входы формировател  8 многофазных опорных сигналов. В этом случае из рабочей зоны привода исключаетс  область нулевых скоростей, так как интеграторы не могут длительно сохран ть информацию о требуемых опорных сигналах.

Перед пуском привода фиг.З) в работу устанавливают начальные значени  выходных величин интеграторов блока 11. В случае использовани  редукторного генератора 7 с электромагнитным возбу шением начальный зар д конденсаторов в интеграторах обеспечиваетс  при включении напр жени  на обмотку возбуждени  генератора .

При использовании редукторного датчика 12 угла (фиг.4) обеспечиваетс  получение требуе1.1ых опорных сигналов во всех режимах работы привода , в том числе и при длительных сто нках. Опорные сиГгналы, полученные с помощью датчика 12, испол гзуютс  и дл  выпр млени  сигналов редукторного генератора 7.

В том случае, когда требует.с  получить мальй уровень пульсаций в сигнале скорости формировател  6 и необходим режим длитель ной сто нки , примен ют электропривод, в котором датчик опорных сигналов содержит блок фазочувствительных выпр мителей 13 (фиг. в качестве блока II -интеграторов используют блок апериодических звеньев, к входу которого подключены выход редукторного генератора 7 и выход редукторного датчика 12 через блок 13 выпр мителей . В этом случае роль датчика 12 сводитс  к обеспечению работы привода при нулевых скорост х. При скорост х отличных, от нул  сигналы датчика фильтруютс  блоком Л апериодических звеньев и в формироёании опорных сигналов не принимают участи . В этом случае сигналы с выхода редукторного генератора 7 интегрируютс  блоком 11 и с его выхода поступают в формирователь 8 мно гофазных опорных сигналов. Таким образсм, при скорост х отличных от нул  опорные сигналы оказы ваютс  строго ув занными с сигналами генератора 7. Это позвол ет осуществить качественное выпр мление сигналов генератора 7, и на выходе формировател  6 скорости имееи сигна с малым уровнем пульсаций. Дл  некоторых видов нагрузки управление только одной скоростью оказываетс  недостаточным. В этом случае используетс  тихоходный электроприво в котором применена обратна  св зь по угловому положению нагрузки (фиг. 6 В электроприводе может быть приме нен цифровой датчик угла, при этом цифровой датчик 15 угла используетс  не только в контуре главной обратной св зи, где его выход подключаетс  к входу регул тора 14 угла, но и в цепи формировани  опорных сигнгшов. Дл  этого выход датчика 15 св зывает с  с входом датчика опорных сигналов 5, В том случае, когда требуетс  высока  плавность работы привода и необходимо иметь высококачественный аналоговый сигнал скорости, используют электропривод, в котором сигналы цифрового датчика 15 с помощью преобразовател  16 (фиг.7) цифрааналог преобразуютс  в аналоговые сигналы, подобные сигналам,, получаемом на выходах блока 13 фазочувстви тельных выпр мителей. Далее эти сигналы поступают на входы блока 11 апериодических звеньев и участвуют в выработке опорных сигналов при рабо привода при нулевой скорости. При скорост х отличных от.нул  основную роль в формировании опорных сигнало начинают -играть сигналы редукторного генератора 7, выход которого подклю чен ко входу формировател  8 через блок 11 апериодических звеньев. Благодар  сочетанию цифрового датчика 15 угла и аналогового формировател  б скорости, управ.п емого с помощью сигналов, получаемых с помощью редукторного генератора 7, удаетс  обеспечить высокую точность и плавность отработки скорости и углового положени  нагрузки. При этом сигналы задани  скорости и угла формируютс  вычислительной машиной Ч на чертеже не показана). Преобразователь 2 энергии желательно выполн ть в виде регулируемого источника тока. В этом случае формирователь сигналов управлени  вырабатывает сигналы, которые задают в редукторный двигатель ток, величина и фаза которого контролируютс  и определ ютс  требуемым моментом на валу . В электроприводе с редукторными машинами характерно применение- замкнутых контуров регулировани  либо по скорости, либо по скорости и угловому положению нагрузки. Применение в контуре регулировани  скорости редукторного генератора со специальной .схемой формировани  сигнала скорости (с высокой крутизной и малым уровнем помех ) позвол ет строить высококачественные системы регулировани  скорости и углового положени . Электропривод обеспечивает управление нагрузкой без механического редуктора. В этом случае электродвигатель играет роль моментного электродвигател . Отсутствие механического редуктора определ ет высокую жесткость кинематической цепи двигатель-нагрузка, что позвол ет получать высокие точность и плавность вращени  нагрузки. Редукторный электродвигатель 1 (электродвигатель с электромагнитной редукцией), позвол ет получать достаточно низкие частоты вращени  (пор дка 1 об/суд при сравнительно высоких частотах токов в  корных обмотках (пор дка единиц герц). При одинаковых с моментным электродвигат ,елем посто нного тока размерах и мo leнтax вращени  дл  редукторного двигател  требуетс  меньший ток, мат лк оказываютс  потери мощности в  коре, и вследствие этого практически отсутствует перегрев двигател . Такой электропривод имеет простые конструкцию и технологию изготовлени  благодар  применению машин перемен- ного тока с электромагнитной редукцией . Дл  частной задачи f регулирование скорости без длительных сто нок нагрузки при нулевой скорости электропривод выполн етс  без датчика углового положени , что существенно упрощает конструкцию привода при сохран&н   высокой точности и плавности регулировани  скорости.

В варианте с цифровым датчике угла достигаетс  высока  точность и плавность регулировани  скорости

и углового положени  нагрузки, при этом отсутствует специальный датчик дл  шлработки опорных сигналов, что упроцает и удешевл ет электропривод в целом.

Claims (7)

1. ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий синхронный электродвигатель, механически связанный с синхронным генератором, преобразователь энергии, вы- . ход которого подключен к синхронному электродвигателю, формирователь скорости, снабженный фазочувствительным выпрямителем, входом связанный с выходом синхронного генератора, а выходом - с одним входом формирователя сигналов управления, задатчик скорости, подключенный к другому входу формирователя сигналов управления, выход которого подключен к входу управления величиной напряжения или тока преобразователя энергии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и плавности управления частотой вращения, задатчик скорости снабжен датчиком опорных сигналов, выход которого связан с входом управления частотой преобра- $ зователя энергии и с входом опорных сигналов фазочувствительного внпря- I мителя, причем синхронные электро- двигатель и генератор выполнены ре- С дукторными..

2. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что формирователь скорости снабжен преобразователем, числа фаз, датчик опорных сигналов снабжен формирователем многофазных опорных сигналов, а фазочувствительный выпрямитель выполнен многофазным, реверсивным, один вход которого через преобразователь числа фаз связан с выходом синхронного редукторного генератора, а другой с формирователем многофазных опорных сигналов.

3. Электропривод по п.п. 1 и 2, отличающийся тем, что датчик опорных сигналов снабжен блоком интеграторов, вход которого подключен к выходу синхронного редукторного генератора, а выход связан с входом формирователя многофазных опорных сигналов.

4. Электропривод по п.1, Отличающийся тем, что в него введен датчик угла поворота, ротор которого механически соединен с ротором синхронного редукторного электродвигателя, а его выход электрически связан с датчиком опорных сигналов, причем датчик угла поворота выполнен редукторным.

5. Электропривод по п.п. 1-4, о тличающийся тем, что датчик опорных сигналов снабжен блоком фазочувствительных выпрямителей, вход которого связан с редукторным датчиком угла, а выход - с входом блока интеграторов, выполненных в виде апериодических звеньев.

6. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что снабжен регулятором угла и цифровым датчиком угла поворота ротора синхронного редукторного электродвигателя, выход которого связан с входами датчика опорных сигналов и регулятора угла, а выход последнего связан с формирователем сигналов управления.

7. Электропривод по п.п. 1-3 и 6, отличающийся тем, что датчик опорных сигналов снабжен преобразователем цифра-аналог, вход которого связан с цифровым датчиком угла поворота ротора синхронного редукторного электродвигателя, а выход - с входом блока интеграторов, выполненных в виде апериодических звеньев.