СПОСОБ ВЗАИМНОЙ УСТАНОВКИ СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Российский патент 1997 года по МПК H02K29/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах промышленных роботов.

В тех случаях, когда момент сопротивления на валу нагрузки превышает полезный момент одного синхронного двигателя, в исполнительном элементе привода на валу нагрузки размещают n синхронных двигателей. Для управления несколькими синхронными двигателями, питаемыми от одного силового преобразователя энергии, необходимо произвести их начальную взаимную установку, поэтому в конструкции исполнительного элемента электропривода предусматривается возможность механического поворота статоров /роторов/ этих двигателей. Известен способ взаимной начальной установки двух двигателей, предусматривающий измерение взаимного углового положения двигателей с помощью сельсинной пары с последующей корректировкой этого взаимного положения по результатам измерения (л. 1).

Недостатком этого способа установки двигателей является сложность технической реализации способа из-за необходимости размещения в исполнительном элементе не менее двух сельсинов, что усложняет конструкцию исполнительного элемента.

Известно устройство для определения углового положения вала синхронного двигателя (л. 2). Это устройство построено в соответствии со способом, согласно которому измеряют фазные токи, напряжения и ЭДС синхронного двигателя и формируют напряжения, изменяющиеся по законам синуса и косинуса двойного угла поворота ротора двигателя.

Получая названные напряжения для каждого синхронного двигателя и сравнивая их фазовые углы, можно произвести взаимную установку двигателей.

Недостатком данного способа взаимной выставки синхронных двигателей является сложность технической реализации, для которой требуется применение точных датчиков тока, напряжения и ЭДС.

Ближайшим аналогом является способ взаимной установки n синхронных двигателей, роторы которых подсоединены к общему валу нагрузки, при котором поочередно подают постоянное напряжение на первые фазные обмотки синхронных двигателей, измеряют угловые положения статоров синхронных двигателей относительно вала нагрузки и поворачивают статор каждого из (n 1) синхронных двигателей относительно статора первого двигателя в соответствии с результатами упомянутых измерений (л.3). Недостатком этого способа является малая точность взаимной установки, так как начальное положение ротора вала (нагрузки) относительно статора каждого из двигателей определяется путем подачи постоянного напряжения в обмотку статора, т.е.путем самосинхронизации, которая не может быть высокой точности при значительном трении в исполнительном элементе привода.

Целью изобретения является повышение точности взаимной установки синхронных двигателей.

Указанная цель достигается тем, что после указанного разворота статоров синхронных двигателей подают попеременное напряжение на первую фазную обмотку первого синхронного двигателя, измеряют напряжение на его второй фазной обмотке, поворачивают общий вал нагрузки до тех пор, пока измеряемое напряжение на второй обмотке не станет равным нулю, жестко закрепляют общий вал нагрузки и последовательно поочередно подают на первую фазную обмотку каждого из (n-1) синхронных двигателей упомянутое переменное напряжение, измеряют напряжение на его второй фазной обмотке и разворачивают статор каждого из (n 1) синхронных двигателей до тех пор, пока напряжение на его второй фазной обмотке не станет равным нулю, после чего отключают переменное напряжение от первых фазных обмоток синхронных двигателей.

Изобретение поясняется следующим образом.

Как и в известном способе, сначала измеряют угловые положения вала нагрузки, получаемые при самосинхронизации каждого из n синхронных двигателей (СД), осуществляемый путем подачи постоянного напряжения в одну из его статорных обмоток. По результатам измерения поворачивают статоры (n 1) синхронного двигателя до тех пор, пока угловые положения вала нагрузки после самосинхронизации каждого из (n 1) двигателей не станут равными угловому положению вала нагрузки, получаемому после самосихронизации первого синхронного двигателя.

Так из-за трения в исполнительном механизме самосинхронизация синхронных двигателей не может обеспечить требуемой точности совпадения осей полей статора и ротора, то согласно изобретению начинают подавать поочередно переменные напряжения на первую обмотку n синхронных двигателей. Благодаря наличию коэффициента взаимодействия индукции, например, в двухфазных синхронных двигателях с возбуждением от магнитов, располагаемых на роторе, на вторых обмотках двигателей имеется напряжение, изменяемое по закону синуса двойного угла поворота ротора (вала нагрузки).

После подачи переменного напряжения на первую обмотку первого СД поворачивают общий вал нагрузки до тех пор, пока на вторичной фазной обмотке первого СД не будет получено нулевое или минимально возможное напряжение. Закрепляют (затормаживают) вал нагрузки. В этом положении коэффициент взаимоиндукции фазных обмоток статора первого СД равен нулю и ось магнита ротора точно совпадает с осью его первой фазной обмотки. При этом трение в исполнительном механизме (в подшипниках нагрузки) преодолевается настройщиком и не связано со свойством самосинхронизации СД, что и обеспечивает высокую точность выставки осей полей статора и ротора.

Затем подают переменное напряжение на первую фазную обмотку статора второго СД, поворачивая его статор, добиваются минимума напряжения на его второй фазной обмотке статора. Закрепляют статор СД и далее повторяют упомянутые операции со всеми другими СД, расположенными на общем валу нагрузки.

В соответствии с описанным способом были произведены взаимные установки синхронных двигателей ДБМ-120 в исполнительных механизмах мотор-звездочек самоходных шасси промышленных роботов. Точность выставки была не хуже одного электрического градуса, в то время как при известном способе выставки погрешность могла достигать 30 электрических градусов.

Использование: в электроприводе. Сущность: в способе взаимной установки n синхронных двигателей, роторы которых подсоединены к общему валу нагрузки, после разворота статоров синхронных двигателей подают переменное напряжение на первую фазную обмотку первого синхронного двигателя, измеряют напряжение на его второй фазной обмотке, поворачивают общей вал нагрузки до тех пор, пока измеряемое напряжение не станет равным нулю, жестко закрепляют вал нагрузки и последовательно подают переменное напряжение на первую фазную обмотку каждого из (n-1) синхронных двигателей. Измеряют напряжение на второй фазной обмотке в каждом двигателе, разворачивая его статор до тех пор, пока измеряемое напряжение не станет равным нулю. После разворота статора последнего двигателя отключают переменное напряжение от первых и фазных обмоток n синхронных двигателей. В результате повышается точность установки и упрощается техническая реализация способа.

Способ взаимной установки n синхронных двигателей, роторы которых подсоединены к общему валу нагрузки, при котором поочередно подают постоянное напряжение на первые фазные обмотки синхронных двигателей относительно вала нагрузки и поворачивают статор каждого из n 1 синхронных двигателей относительно статора первого двигателя в соответствии с результатами упомянутых измерений, отличающийся тем, что после указанного разворота статоров синхронных двигателей подают переменное напряжение на первую фазную обмотку первого синхронного двигателя, измеряют напряжение на его второй фазной обмотке, поворачивают общий вал нагрузки до тех пор, пока напряжение на его второй фазной обмотке не станет равным нулю, жестко закрепляют вал нагрузки и последовательно подают указанное переменное напряжение на первую фазную обмотку каждого из n 1 синхронных двигателей, измеряют напряжение на его второй фазной обмотке, а разворачивают статор каждого из n 1 синхронных двигателей до тех пор, пока напряжение на его второй фазной обмотке не станет равным нулю, после чего отключают переменное напряжение от первых фазных обмоток синхронных двигателей.