SU1690110A1 - Устройство дистанционной передачи угла поворота задающего вала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и автоматике. Цель изобретени  - повышение точности отражени  нагрузочных моментов на задающем валу и дистанционной передачи угла поворота задающего вала , а также улучшени  энергетических характеристик. Устройство содержит соединенные с задающим и исполнительным валами задающую 1 и исполнительную 2 син ронные машины с датчиками 3, 4 положени  роторов соответственно.сравнивающий элемент 5, сумматор 6, блок 7 умножени  на О и 1 и реле 8 инвертировани  магнитных полей статоров при изменении знака рассогласовани , Улучшение энергетических характеристик достигаетс  благодар  использованию обратной св зи по положению от датчика обычно более мощной исполнительной синхронной машины , вследствие чего она работает с максимальным КПД ввиду перпендикул рности магнитных полей ее ротора и статора. У задающей же синхронной машины 1 угол между магнитными пол ми ротора и статора зависит от момента нагрузки, а амплитуда статорных полей пропорциональна рассогласований валов. 7 ил. Ё

Description

Os

О

о

Изобретение относитс  к электротехнике и автоматике и может быть использовано в устройствах дистанционной передачи угловых перемещений в след щих системах двустороннего действи  с силомоментным очувствлением.

Цель изобретени  - повышение точности отражени  нагрузочных моментов на задающем валу и дистанционной передачи угла поворота задающего вала, а также улучшение энергетических характеристик устройства.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства; на фиг. 2-5 показаны векторные диаграммы магнитных полей, по сн ющие принцип его действи ; на фиг. 6 - зависимость момента машины от угла рассогласовани  валов.

г

На чертежах и в тексте описани  прин ты следующие условные обозначени  и сокращени :

«з .«и- Углы поворота задающего и исполнительного валов;

Асе- рассогласование валов;

о

угол между векторами магнитных потоков ротора и статора задающей синхронной машины;

Дом - рассогласование ва ов, при котором вращающий момент задающей синх- ронной машины максимзлен;

ФрЗ , Фри ФсЭ . Фал векторы магнитных потоков роторов и статоров задающей и исполнительной синхронной машин соответственно;

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

М3, Ми - вращающие моменты задающей и исполнитель-ной синхронных машин;

СМэ, СМц- задающа  и исполнительна  синхронные машины,

Устройство содержит соединенные с задающим и исполнительным валами задающую 1 и исполнительную 2 синхронные машины, снабженные датчиками положени  роторов задающей 3 и исполнительной 4 синхронных машин (СМ), сравнивающий элемент 5, сумматор 6, блок 7 умножени  на О и 1й, реле 8 и полупроводниковый ком- мутатор (ППК) 9. К выходам коммутатора 9 параллельно и встречно подключены соответствующие обмотки CMi и СМ2.

Устройство работает следующим образом .

В режиме поко  задающего и испольни- тельного валов под действием Моп и Мн имеет место некоторое рассогласование Асе (фиг. 2), которое вы вл етс  сравнивающим элементом 5 по сигналам датчиков 3 и 4 положени . Это рассогласование поступает на управл ющий величиной тоха вход полупроводникового коммутатора 9, задава , например, глубину модул ции фазных напр жений в обмотках синхронных ма- шин 1 ., т.е. величины потоков статоров Фаз и Фы (фиг, 2). Взаимна  ориентаци  магнитных потоков дл  упрощени  показана при расположении осей обеих синхронных машин вдоль пр мой АА и совпадении начал отсчета датчиков положени  3 и 4 (пр мые О на фиг. 2). При этом Фь и Феи направлены встречно. Поток пол  ротора исполнительной синхронной машины Фры всегда перпендикул рен Фен в си- лу использовани  обратной св зи с выходом датчика 4 через сумматор 6, подключенной к коммутирующему входу ППК 9.

Между Фа и Фэи при этом оказываетс 

v

угол

I а

Вращающие моменты на валах обеих синхронных машин

Мз-КзДасозДа 7 Ми Ки Да j

(D

где К3, Ки - коэффициенты, определ емые конструкцией синхронных машин. Отношение моментов (в статике):

Кз cos Да

Ки

(2)

Из (2) видно, что отношение моментов практически посто нно (т.к. cos Да в некоторой области Да 0).

Нз фиг, 6 показана зависимость Мз от Да при изменении его от -90° до +90° (крива  3). Крива  1 показывает зависимость Мз от Да при максимальном напр жении на обмотках (косинусоидальна  зависимость ). Пр ма  2 показывает зависимость сигнала х на выходе сравнивающего элемента 3 от Да . Рабоча  область рассогласований Да в системе при этом органичена значени ми Дом и Дом .Пр ма  4 показывает зависимость Ми от Да.

Видно существование достаточно большой области значений Да, где п практически посто нно. В зависимости от мощности исполнительной синхронной машины наклон пр мой 4 может мен тьс . С ростом крутизны пр мой 2 точность отражени  момента на задающем валу растет. Кроме того, максимальное рассогласование исполнительного и задающего валов не превышает Дом , что по сравнению с прототипом, где Да 90°, дает выигрыш а точности.

Если Мн в силу каких-либо причин возрастает , ротор приходит в даижение в сторону увеличени  Да . При этом по (1) измен ютс  Мз и Ми (если арз const), Уетанавлиааетс  равновеснее новым Да. При уменьшении Мн вследствие аналогичных процессов уменьшаетс  и Мз.

Блоки 6-8 служат дл  инвертирований магнитных потоков статоров двигателей за счет добавлени  к текущему сигналу датчика 4 положение сигнала, эквивалентного электрическому углу 180°. Это необходимо при изменении знака Ми дл  обеспечени  симметричного отражени  моментов, чего нет в прототипе. При изменении знака Мн Да уменьшаетс  до О и мен ет знак. При этом измен етс  сигнал на выходе реле 8, и на втором входе сумматора 6 по вл етс  сигнал 0° либо 180°, в зависимости от предыдущего знака Да , При этом потоки статоров ФсЗ иФЬи инвертируютс , Мс и Ми нен ют знак (см. фиг. 3 и 6), и в дальнейшем устройство работает описанным выше образом .

При изменении М0п (например, увеличении ) увеличиваетс  Да , что приводит к изменению Мс и Ми по (1) и, если Мн const, повороту ротора исполнительной синхрон- ной машины 2 и вместе с ним Фсз, Ф:и и уменьшению Ми и М3 и т.д , т.е. происходит дистанционна  передача угла поворота.

Сумматор б может быть выполнен на операционйом усилителе, блоки 7 и 8 - на одном операционном усилителе с разомкнутой обратной св зью, на выходе которого включены диод и делитель напр жени  дл  формировани  величины в 130°. При использовании цифровых датчиков положени  ротора блоки 5 и 6 могут быть выполнены на комбинационных сумматорах , блок 7 - в виде логических схем И, первые входы которых соедин ют с выходом реле 8, а на вторые подаютс  логические 0й и 1 дл  получени  кода 180°,

Таким Образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности дистанционной передачи угла поворота задающего вала, повышение точности отражени  нагрузочных моментов на задающем валу, а также улучшение энергетики системы за счет работы более мощной, обычно исполнительной, синхронной машины с наиболее высоким КПД (при перпендикул рности иФс ). Этот положительный эффект достигаетс  за счет встречного параллельного включени  обмоток синхронных машин 1 и 2, управлени  положением потоков их статоров отдатчика 4 положени  исполнительной машины 2 и инвертировани  магнитных полей их статоров при изменении знака рассогласовани  Да , дл  чего в схему введены последоватепьно соединенные реле 8, блок 7 умножени  на 0 и 1 и сумматор 6, добавл ющие з зависимо- сти от знака Да 0° либо 180° к сигналу второго датчика 4 положени .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дистанционной передачи

   угла поворота задающего вала, содержащее укрепленную на задающем валу синхронную машину с первым датчиком положени , исполнительную синхронную машину со вторым датчиком положени , полупроводниковый коммутатор, сравнивающий элемент , ко входам которого подключены выходы первого и второго датчиков положени , при этом обмотки синхронных машин включены параллельно и подсоединены к

   выходу полупроводникового коммутатора, сумматор, реле и блок умножени , один из входов которого соединен с выходом реле, второй с блоком уставки угла, а выход - с одним из входов сумматора, выход которого

   подключен к коммутирующему входу полупроводникового коммутатора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности отражени  нагрузочных моментов на задающем валу и дистанционной передачи угла поворота задающего зала при одновременном улучшении энергетических характеристик, второй вход сумматора подключен к выходу второго датчика положени , выход сравнивающего элемента - на

   управл ющий вход коммутатора, а обмотки синхронных машин соединены встречно.

   cfo

   с V /

   %Ј v

   А А

   Фиг. 2

   Фиг.Ъ

   1 Фиг. 6

   I РЗ ЬФР«

   Фиг.Ь

   Фиг. 5