SU245889A1 - Способ частотного управления электродвигателем - Google Patents

Description

Известен способ частотного управлени  электродвигателем от регулируемого контура, который задает ток в обмотку статора в виде квадратурной суммы двух величин, одна из которых равна намагничивающему току двигател , а втора  измен етс  пропорционально требуемому моменту, причем частоту тока задают тем большей, чем выше скорость двигател .

Цель изобретени  - увеличение диапазона регулировани . Это достигаетс  тем, что контур задает ток и в роторную обмотку двигател , причем частота тока в статорной и роторной обмотках в два раза меньше частоты вращени  двигател .

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства , служащего дл  осуществлени  предлагаемого способа, исходное положение вала двигател ; на фиг. 2 - то же, произвольное положеиие вала двигател .

Статорные 1 и роторные 2 обмотки двигател  3 питаютс  от двух силовых преобразователей 4 и 5, охваченных глубокой отрицательной обратной св зью по току нагрузки и управл емых от фазированных выпр мителей 6 и 7. Па валу двигател  закреплен индуктивный датчик 8 углового положени  ротора (типа вращающегос  трансформатора), вал которого сочленен с валом двигател  через понижающий редуктор 9, поэтому скорость

вращени  датчика в два раза меньше скорости вращени  двигател . Статорные обмотки 10 датчика питаютс  от двух высокочастотных источников переменного наир жени .

Один источник выполнен нерегулируемым и питает статорную обмотку датчика напр жением с амплитудой 6,,. , величипа которого выбираетс  исход  из оптимального соотношени  между током намагничивани  и активной составл ющей тока ротора. Второй источник питани  регулируетс  по амнлидуте t/вх дл  получени  требуемого момента на валу.

При установке датчика на валу двигател  добиваютс  совмещени  осей их магнитных

потоков. При этом вал двигател  находитс  в исходном полол ;ении.

При произвольиом ноложении вала двигател  на роторных обмотках // датчика навод тс  напр жени  ,,t и и-2, , причем амплитуды напр жений Ui и 11 определ ютс  амплитудами f/ т, и t/gx и углом поворота ротора датчика- , где а - угол поворота вала

двигател  относительно исходного положени . Напр жени  Uy.nmtvi sin (..ч; производ т намагничивание датчика по двум взаимно перпендикул рным ос м, а напр жени  L/i smu.- и образуют двухфазную систему ианр ют фазочувствительные выпр мители 6 и 7, опорные наир жени  которых t/osin ш имеют ту же частоту, что и напр жени , питающие датчик. Величины напр жений на выходе выпр мителей строго пропорциональны величинам Ll и f/2 и мен ютс  в зависимости от угла

-. Если прин ть коэффициенты передачи

Zi

выпр мителей равными единице, то силовые преобразователи 4 и 5 будут питать двигатель токами /1 и /2, величины которых строго пропорциональны величинам lj и U.

Направление электрического вращени  вектора ампервитков ротора двигател  противоположно направлению электрического вращени  вектора ампервитков статора. Обеспечпваетс  это различным подключением начала и конца роторных и статорных обмоток по отношению к усилител м тока. Составл юща  тока статора и ротора двигател , задаваема  напр жением U , определ ет рабочий поток машины, а составл юща  тока статора и ротора , задаваема  t/вх , - момент машины.

Если вал двигател  находитс  в исходном положении, то напр жение U,isin,t создает ампервитки в вертикально расположенных и согласно включенных обмотках статора и ротора и, следовательно, производит намагничивание двигател , т. е. создаетс  поток по вертикальной оси. Величина тока /i строго пропорциональна напр жению f/i, которое в этом случае определ етс  только напр жением Uy., т. е. . .Так как ампервитки статорной и роторной обмоток равны при обтекании их одним током, то намагничивание машины происходит ампервитками. пропорциональными величине 2U .

Напр жение /7вх создает ампервитки в горизонтально расположенных и встречно включенных обмотках статора и ротора двигател  и, следовательно, намагничивани  двигател  не происходит, причем /2 6г вхТок /а в горизонтально расположенной обмотке ротора взаимодействует с потоком, наводимым в вертикально расположенных обмотках статора и ротора, и создает момент М 2 /1 /2 sEE26.x бвх , который направлен против направлени  вращени  часовой стрелки. Нри изменении фазы сигнала USK измен етс  знак тока /2 и момента М.

Таким образом, при заданном (7|х const вращающий момент двигател  пропорционален по величине сигналу LB; . Нри выбранной схеме включени  и питани  обмоток двигател  обеспечиваетс  режим работы, аналогичный режиму работы машины посто нного тока с компенсационной обмоткой.

Полученные зависимости справедливы дл  любого угла поворота ротора и датчика относительно исходного положени . Независимо от угла поворота ротора, т. е. при вращении двигател , в пем существует поток, величина которого пропорциональна U v-, и вращение

его происходит в ту же сторону, что и вращение ротора машины, но со скоростью, в два раза меньшей. Также независимо от угла поворот а ротора ампервитки ротора и статора пропорциональны сигналу Ug и компенсируют друг друга. Их вращение происходит в сторону вращени  ротора, но со скоростью, в два раза меньшей скорости вращени  ротора. Эти ампервитки сдвинуты относительно ампервитков намагничивани  на 90°.

Таким образом, в выражение дл  момента не входит синус угла между потоком двигател  и током ввиду того, что поток двигател  и ток ротора всегда имеют фазовый сдвиг,

равный 90°, т. е. при фиксации датчика на валу двигател  в нужном положении двигатель всегда работает с максимально возмол ным моментом при заданной величине токов. Нри торможении вала двигател  развиваетс  момент Ж .U , при включении вала и при UBX. const привод разгон етс  с посто нным ускорением, определ емым значением (7вх - Разгон продолжаетс  до тех пор, пока преобразователи 4 и 5 обеспечивают токи , задаваемые t/ix и На этом участке механическа  характеристика привода близка к идеально м гкой. Нелинейна  область характеристики определ етс  моментом достижени  равенства иротиво-э.д.с. двигател  и

выходного напр жени  питающих иреобразователей .

Датчик 8 может быть также выполнен с числом полюсов, в два раза меньшим числа полюсов двигател , что позвол ет исключить

мехаиический редуктор, использованный дл  этой цели в описанном устройстве.

В случае использовани  многофазного датчика или двигател  необходимо производить

преобразование числа фаз на входе датчика, так как он должен питатьс  двухфазной системой напр жений, и на выходе датчика - в случае несовпадеии  числа фаз датчика и двигател .

Дл  обеспечени  режима работы привода с посто нной мощностью на валу при работе з замкнутой системе регулировани  с расширенным диапазоном, возможно осуществл ть регулирование обоих сигналов, питающих статорные обмотки датчика, что позвол ет регулировать поток двигател .

Применение предложенного способа управлени  позвол ет дл  получени  заданного

диапазона регулировани  в замкнутой скоростной системе использовать преобразователи , рассчитанные на частоты, в два раза меньшие, чем необходимо дл  получени  тех же скоростей при регулировании только со

стороны статора. Это особенно существенно

дл  силовых преобразователей, выполненных

грузочную способность двигател  по моменту. Практически перегрузочна  способность ограничиваетс  лишь возможност ми силовых преобразователей и нагревом двигателей.

Таким образом, предлагаемый способ целесообразно использовать дл  приводов, требующих поддержани  момента при нулевой скорости . Повынленна  устойчивость к ударным нагрузкам и скачкообразным изменени м входного сигнала позвол ет использовать его в замкнутых системах автоматического регулировани  скорости приводов, работающих в услови х ударных нагрузок и требующих точной стабилизации скорости.

6 П р е д та е т изобретени 

Способ чг:стогного управлбни  электродвигателем от регулируемого контура, который

задает ток в обмотку статора в виде квадратурной суммы двух величин, одна из которых равна намагничивающему току двигател , а втора  измен етс  пропорционально требуемому моменту, причем частоту тока задают

тем большей, чем выше скорость двигател , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  диапазона регулировани , контур задает ток также и в обмотку ротора двигател , причем частота тока в статорной и роторной обмотках в два раза меньше вращени  двигател .