SU1741249A2 - Электропривод колебательного движени - Google Patents

Abstract

Использование: виброприводы с высокой стабильностью частоты. Сущность изобретени : 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 напр жение, подключенный своими входами к генераторам 5,6 и управл ющий коэффициентом передачи генераторов 5,6. Вследствие этого производитс  изменение позиционного электромагнитного усили  машины двойного питани  путем пропорционального регулировани  фазных напр жений в зависимости от требуемой частоты колебаний . При этом колебательный электропривод работает в энергетически выгодном резонансном режиме, позвол ющем иметь предельно допустимые выходные характеристики колебательного комплекса при минимальных габаритных размерах. 1 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  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 составл ют по угловым координатам град, 10 2-102 Гц, по линейным координатам 10 -10 мм, 1-10 Гц при стабильности амплитуды до 1%, частоты до 0,1% и фазы до 2%.

Предлагаемый колебательный привод  вл етс  дополнительным к авт.св. № 1307530, содержащему двухфазный двигатель со статором и ротором, статорные обмотки которого подключены к двум источникам переменного тока различной частоты и в котором с целью повышени  КПД

и мощности привода на роторе выполнены две обмотки, подключенные параллельно обмоткам статора.

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

Целью изобретени   вл етс  улучшение энергетических характеристик колебательного электропривода, уменьшение его массогабаритных показателей и повышение надежности системы в целом.

Поставленна  цель достигаетс  подключением к выходам задающих генераторов колебательного электропривода по авт. св. № 1307530 преобразовател  разности частот в напр жение и управл ющего своим

Ч

ГО Јь

ю

ю

выходом коэффициентом передачи по крайней мере одного из задающих генераторов. Благодар  этому производитс  регулировка позиционного электромагнитного усили  машины двойного питани  путем пропорционального регулировани  фазных напр жений электродвигател  в зависимости от требуемой частоты колебаний подвижного элемента привода по закону Q/y const.

Здесь кругова  частота колебаний подвижного элемента привода Q (fi-f2), где fi,T2 - частоты задающих генераторов; - У2 коэффициент сигнала по напр жению задающих генераторов;

} l Um1/UmH; y2 Um2/UmH, причем Um1, Um2

- амплитудные значени  выходных напр жений задающих генераторов; Утн - номи- нальное амплитудное значение напр жени  управлени  исполнительным двигателем.

Так как амплитуда колебаний подвижного элемента колебательного электропривода определ етс  как

Кц

Тпуск

(р - ТднЙ)2 + («мех + fA)2 где fnycK пусковой электромагнитный момент исполнительного двигател ; Тдн - электромеханическа  посто нна  времени учитывающа  инерционность двигател  и нагрузки; р - коэффициент позиционного усили ; емех,тд относительные коэффициенты механического и электромагнитного демпфировани , то дл  обеспечени  резонансного режима работы колебательного электропривода необходимо, чтобы в колебательной системе присутствовало позиционное усилие и выполн лось следующее условие:

/э Тд„-Й (2)

Коэффициент электромагнитного позиционного усили  машины двойного пи- тани , развиваемого за счет взаимодействи  электромагнитных полей статора и ротора, определ етс  параметрами электрической машины и функци ми регулировани  источников питани  как

РЭМ 0,5 rg 11тн (XT ti + $ 12), (3) где kg - обобщенный силовой коэффициент, учитывающий тип электропривода (углового или линейного движени ); Т1Д2 посто нные коэффициенты, определ емые параметрами электрической машины.

Согласно выражени м (2) и (3) дл  обеспечени  резонансного режима работы коле- бательного электропривода в заданном

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

частотном диапазоне необходимо при изменении частоты колебаний Qпропорционально регулировать коэффициенты сигналов yi у2 у по закону ЈУХ сопзт.

Введение преобразовател  разности частот в напр жение в состав колебательного электропривода по авт.св. № 1307530 и снабжение по крайней мере одного из задающих генераторов частоты управл ющим входом позвол ет регулировать электромаг- нитное позиционное усилие машины двойного питани  в зависимости от частоты колебаний подвижного элемента, что обеспечивает новые свойства электропривода .

На чертеже приведена структурна  схема предлагаемого электропривода.

Электропривод содержит двухфазный исполнительный двигатель, имеющий две взаимоперпендикул рные обмотки 1. 2 на статоре и 3,4 на роторе, два задающих генератора 5,6, преобразователь разности частот в напр жение 7, включающий в себ  блок преобразовани  разности частот 8 и ЦАП 9.

Преобразователь работает следующим образом.

Статорные 1,2 и роторные 3,4 обмотки двигател  соединены параллельно и подключены к генераторам 5,6, напр жение которых измен етс  по законам

Ui(t) Цлн yi sin (ton + a) ;

U2(t)UmH Yl Sin (ftfct +/3).

где &м,У2 круговые частоты и начальные фазы а,/ питающих напр жений. Выходна  частота an 2 jrfi одного из задающих генераторов 5 фиксирована и равна паспортной частоте питани  исполнительного двигател , а друга  У2 2л:т2 генератора 6 перестраиваетс  в зависимости от требуемой частоты колебаний Q, котора  определ етс  как Q - (1)1.

Преобразователь разности частот в напр жение 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 напр жение посто нного тока.

Снимаемое с преобразовател  7 напр жение с заданным коэффициентом усилени  k пропорционально регулирует выходные напр жени  задающих генераторов 5,6 по закону

Q/y const.

Настройкой коэффициента к(блок 9) добиваютс  дл  заданных параметров двигател  и нагрузки резонансного режима

работы колебательного двигател  на максимальной , заданной техническим заданием частоте Q так, чтобы амплитудные значени  выходных напр жений итнУ1 , „ снимаемые с задающих генераторов 5,6, соответствовали номинальным значени м примен емой электрической машины.

При дальнейшем регулировании частоты колебаний вниз от максимальной выходные напр жени , снимаемые с задающих генераторов, снижаютс  и не превышают своих номинальных значений, что позвол ет дополнительно стабилизировать амплитуду колебаний исполнительного элемента привода в заданном частотном диапазоне.

При практической реализации преобразователь разности частот в напр жение был выполнен на интегральных микросхемах 155 серии с использованием перемножающего 10-ти разр дного ЦАПа 572ПА1. Коэффициент к устанавливалс  за счет регулировани  опорного напр жени  ЦАПа.

Таким образом, введ  в состав колебательного электропривода по авт св. № 1307530 преобразовател  разности частот в напр жение, достигаетс  цель формировани  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 потребл ет электроэнергию от задающих генераторов, то последние выполн ютс  на существенно малые мощности , необходимые дл  преодолени  лишь

сухого трени  в системе, что позвол ет в 2-3 раза снизить массогабаритные показатели привода и повысить надежность всей системы в целом за счет применени  более надежных силовых элементов в задающих генераторах и схемах их управлени .

В отличие от асинхронных приводов в электроприводе отсутствует датчик положени , выполн ющий роль электрической пружины , что существенно упрощает систему и не ограничивает предельные характеристики электропривода.

В качестве побочного эффекта следует отметить, что в электроприводе колебательного движени  благодар  наличию преобразовател  разности частот в напр жение происходит частична  стабилизаци  выходной амплитуды колебаний, что  вл етс  дл  р да колебательных электроприводов одним из самых жестких требований, кроме того, формирование резонансного режима позвол ет воспроизводить гармоническое колебательное движение с более высокой точностью.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Электропривод колебательного движени  по авт. св. № 1307530, отличающийс  тем, что, с целью повышени  энергетических характеристик путем формировани  резонансного режима работы, в него введен преобразователь разности частот в напр жение, по крайней мере один из генераторов частоты снабжен управл ющим входом, подключенным к выходу преобразовател  разности частот в напр жение, входы которого подключены к генераторам частоты.