УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОЙ ПЕРЕДАЧИ УГЛА ПОВОРОТА ЗАДАЮЩЕГО ВАЛА Российский патент 1997 года по МПК G08C19/38 H02K29/00 H02P6/00 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих системах двустороннего действия с вентильными электродвигателями и с силомоментным очувствлением.

Целью изобретения является повышение надежности и упрощение устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для дистанционной передачи угла поворота задающего вала; на фиг. 2 векторные диаграммы магнитных полей синхронных машин; на фиг. 3 временные диаграммы работы устройства.

Устройство для дистанционной передачи угла задающего вала содержит задающую 1 и исполнительную 2 синхронные машины, на валах которых установлены соответственно датчик 3 момента оператора и датчик 4 нагрузки, полупроводниковый коммутатор 5 с коммутирующим входом 6 и управляющим величиной тока входом 7. К входам полупроводникового коммутатора 5 параллельно подключены обмотки статоров синхронных машин 1 и 2.

Устройство содержит также интегратор 8, выход которого подключен к коммутирующему входу 6 коммутатора 5, а вход к сравнивающему элементу 9. Первый и второй входы сравнивающего элемента 9 подключены соответственно к выходам датчиков момента оператора 3 и нагрузки 4. Кроме того, выход датчика момента нагрузки 4 подключен к управляющему величиной тока 7 коммутатору 5.

На фигурах и в тексте приняты следующие условные обозначения:
α_рз, α_ри углы поворота валов задающей 1 и исполнительной 2 синхронных машин;
Δα рассогласование валов;
M_з, M_и вращающие моменты задающей и исполнительной синхронных машин;
M_оп, М_н нагрузочные моменты на валах задающей 1 и исполнительной 2 синхронных машин (оператора и нагрузки);
вектора магнитных полей роторов и статоров задающей 1 и исполнительной 2 синхронных машин.

Устройство для дистанционной передачи угла поворота работает следующим образом.

В состоянии равновесия, которое достигается при равенстве нулю входного сигнала интегратора 8, имеют место равенства
M_оп М_н,
М_з М_оп + М_сз,
M_и М_н + М_си, (1)
где М_сз, М_си суммарные моменты сопротивления на задающем и исполнительном валах.

Предположим, что увеличился М_оп. Тогда увеличился угол между (фиг. 2, а), т.е. конфигурация магнитных полей перейдет из изображенной на фиг. 2, а сплошными линиями в изображенную пунктиром. При увеличении М_оп (t₁, фиг. 3) на выходе сравнивающего элемента 9 появляется положительный сигнал и выходной сигнал интегратора 8 будет возрастать со скоростью, пропорциональной ΔM=M_оп-M_н. Выходной сигнал интегратора 8 задает угол поворота вектора поля статора α_c, т.е. повернутся против часовой стрелки на некоторый угол. Из векторных диаграмм запишем выражения для вращающих моментов вентильных электродвигателей:

Очевидно, что возрастание вследствие поворота при постоянном M_н, М_и вызовет поворот ротора и в сторону действия М_и, т.е. против часовой стрелки (фиг. 2, а). При уменьшении М_н (t₂, фиг. 3), вызывающем уменьшение амплитуды и , процесс будет происходить в обратном порядке, т.е. сначала повернется , затем , и , и т.д.

При изменении знака М_оп (t₃, фиг. 3) моменты М_з и М_оп первоначально будут складываться, при этом угол между и станет быстро уменьшаться, а , будут поворачиваться по часовой стрелке под действием М_н, который становится больше М_и. Если наоборот, изменится знак М_н (t₄, фиг. 3), то разность моментов (конфигурация полей 2, а) станет положительной и , повернутся со значительной скоростью против часовой стрелки, в ту же сторону под действием сумм М_н и М_и повернутся и . Если оператор должен удерживать исполнительный орган неподвижным, то он вынужден будет уменьшать М_оп, т.к. М_з станет меньше (фиг. 2, а и фиг. 3). Через некоторое время рассогласование Δα поменяет знак, и конфигурация магнитных полей перейдет в показанную на фиг. 2, б, т.е. М_з и М_и поменяют знаки.

Таким образом, положительный эффект устройства заключается в повышении надежности и упрощении устройства для дистанционной передачи угла поворота задающего вала. Достигается это за счет реализации функциональной схемы без использования датчика положения ротора и управления величиной тока коммутатора по значению момента нагрузки.

Использование: изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в следящих системах. Сущность: устройство для дисперсионной передачи угла поворота задающего вала содержит задающую 1 и исполнительную 2 синхронные машины, датчики 3 момента оператора и датчик 4 нагрузки, полупроводниковый коммутатор 5 с коммутирующим входом 6 и управляющим величиной тока входом 7, интегратор 8, выход которого подключен к коммутирующему входу 6 коммутатора 5, а вход - к сравнивающему элементу 9. В результате повышается надежность и упрощается конструкция устройства, т.к. функции его реализуются без использования датчиков положения ротора, управление величиной тока коммутатора осуществляется по значению момента нагрузки. 3 ил.

Устройство для дистанционной передачи угла поворота задающего вала, содержащее задающую и исполнительную синхронные машины, на валах которых укреплены соответственно датчики момента оператора и нагрузки, полупроводниковый коммутатор с коммутирующим и управляющим величиной тока входами, к выходам которого параллельно подключены обмотки статоров синхронных машин, интегратор, выход которого подключен к коммутирующему входу полупроводникового коммутатора, а вход интегратора подключен к выходу сравнивающего элемента, первый вход которого подключен к выходу датчика момента оператора, а второй вход подключен к выходу датчика момента нагрузки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения устройства, выход датчика момента нагрузки подключен к управляющему величиной тока входу коммутатора.