Шаговый электропривод (его варианты) Советский патент 1986 года по МПК H02P8/42 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам управления асинхронным электроприводом, и может быть использовано при создании силовых шаговых электроприводов.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства управления электроприводом, обеспечивающего шаговое движение ротора асинхронного двигателя, за счет устранения трехфазного режима при коммутации.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства, первый вариант; на фиг. 2 - то же, второй вариант; на фиг. 3 - схема блока фиксации нулевых токов.

Электропривод {фиг. 1) содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, две фазы которого замкнуты, а третья соединена с ними через ключ 2, соединенные последовательно с фазами статора встречно-параллельные тиристоры 3-8, трехканальный распределитель 9 импульсов, генератор 10 импульсов, и командный блок 11, соединенный с управляющими входами генератора 10 и распределителя 9. Устройство управления также содержит реле 12 времени и три элемента И 13-15, выходы которых связаны с управляющими электродами тиристоров 3- 8, первые входы соединены с выходами распределителя 9 импульсов, а вторые - с тактовым вход ом распределителя 9 и выходом реле 12 времени, вход которого соединен с генератором 10 импульсов, а выход - с тактовым входом распределителя 9.

Электропривод по второму варианту (фиг. 2) содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, две фазы которого замкнуты, а третья соединена с ними через ключ 2, соединенные последовательно с фазами статора встречно-параллельные тиристоры 3-8, трехканальный распределитель 9 импульсов, генератор 10 импульсов, и командный блок 11, соединенный с управляющими входами генератора 10 и распределителя 9. В устройство управления дополнительно введены реле 12 времени, D-триггер 16 и блок 17 фиксации нулевых токов, включенный последовательно с фазами статора и соединенный выходом с тактовым входом D-триггера 16, выход которого соединен с тактовым входом распределителя 9 импульсов, а информационный вход - с выходом реле 12 времени, вход которого подключен к генератору импульсов.

Блок 17 фиксации нулевых токов (фиг. 3) выполнен в виде двух датчиков 18 и 19 тока фаз статора, двух нуль-органов 20 и 21 и элемента ИЛИ 22, входы которого соединены с выходами нуль-органов 20 и 21, к в.ходам которых подключены датчики 18 и 19 тока. Выход элемента ИЛИ 22 является выходом блока 17 фиксации нулевых токов.

Шаговый электропривод (фиг. 1) работает ледующим образом.

В исходном состоянии ключ 2 отключен, а на управляю ций вход распределителя 9

импульсов с выхода командного блока 11 приходит сигнал логическая «1 или логический «О для движения двигателя в направлении «Вперед или «Назад соответственно. В исходном состоянии с другого выхода командного блока 11 подается сигнал, запрещающий работу генератора 10 тактовых импульсов. При этом на выходе реле 12 времени установлено состояние, разрешающее прохождение сигналов с выхода распределителя 9 импульсов через элементы И 13-15 на управляющие электроды тиристоров 3-8. При этом распределитель 9 импульсов находится в таком состоянии, что пропускают ток только две пары тиристоров, напрИ| ер, 3, 4 и 5, б, а тиристоры 7 и 8 закрыты.

Таки.у образом, в исходном состоя1п- И возбуждены голько две фазы статора, на- гфимер, А и В асинхронного двигателя 1. В соответствии с этим в асинхронном двигателе 1 возникают пульсирующие магнитные оля статора и ротора. В результате взаимодействия пульсирующих нолей статора и ротора последний занимает положение, при котором оси указанных полей взаимно 1ерпендикулярны. Асинхронный двигатель 1 при этом развивает синхронизирующий момент, уравновешивающий момент сопротивления на его валу.

Для включения электродвигателя 1 в шаговый режим работы с ко.мандного блока 11 подается сигнал, занускаюгций генератор 10. Первый тактовый импульс генератора 10 подается на вход реле 12 времени, на выходе которого формируется импульс длительностью ( больше половины периода напряжения сети, в течение которого на выходах трех элементов И отсутствуют сигналы на

открытие тиристоров 3-8. За время Т тиристоры 3---8 полностью запираются и токи в фазах становятся равны.ми нулю. По истечении времени t на выходе реле 12 времени появляется сигнал, разрешающий прохождение импульсов с выходов распределителя 9 импульсов через элементы И 13-15, причем распределитель 9 импульсов передним фронтом сигнала, поступающего с выхода реле 12 времени, переключается в новое состояние, соответствующее вращению

привода в том направлении, которое задано на угфавляющем входе распределителя 9 им1 ульсов командным блоком 11, например в такое, что открываются тиристорЕз 5-8 и запираются тиристоры 3 и 4. Таким образом, после появления первого тактового импульса на выходе генератора 10 закрываются тиристоры, токи в фазах двигателя 1 спадают до нуля, а по истечении времени С подключаются к сети две другие фазы статоpa, например, В и С. Вектор поля статора изменяет свое положение. При этом ротор асинхронного двигателя 1 делает один наг.

При появлении второго тактового импульса на выходе генератора 0 все процессы фотекают аналогично, а к сети оказываются подключенными фазы статора С и А, ротор асинхронного двигателя 1 при этом делает второй шаг и т.д.

В устройстве по первому варианту исключается возможность появления тре.хфаз- ного режима работы при последовательной коммутации пар встречно-параллельных тиристоров благодаря тому, что в этом устройстве очередная коммутация всегда осуществляется нри нулевых значениях тока в статорных обмотках.

Устройство по второму варианту также позволяет исключить трехфазный режим работы электродвигателя 1 при последовательной коммутации нар встречно-параллельных тиристоров. Это достигается тем, что сигнал па переключение распределителя 9 импульсов, поступающий на его тактовый вход с выхода D-триггера 16, формируется строго в момент прохождения статорпых токов двигателя 1 через пуль.

Принцип действия устройства по второму варианту (фиг. 2) состоит в следующем.

В исходном состоянии тактовые импульсы с выхода генератора 10 не поступают. На выходе реле 12 времени сигнал соответствует логическому «О, на выходе D-триггера 16 также установлен сигнал логический «О. Пусть на выходе распределителя 9 импульсов и.меются такие состояния, что проводят ток только две пары встречно-параллельных тиристоров 3, 4 и 5, 6, а тиристоры 7 и 8 закрыты и ток не нроводят. Таким образом, только две фазы статора А и В подключены к сети и двигатель 1 неподвижен. С выхода блока 17 фиксации нулевых токов поступают короткие импульсы на тактовый вход D-триггера 16, но так как на информационном D-входе D-триггера 16 логический «О, то и на его выходе сигнал остается без изменения, соответствуя логическому «О. По этой причине состояние па выходе распределителя 9 импульсов не меняется.

Включение двигателя 1 в щаговый режим работы осуществляется путем подачи команды «Пуск на управляющий вход генератора 10 TaKTOBfjix импульсов. При появлении тактового импульса на выходе генератора 10 на выходе реле времени формируется сигнал логическая «1 длительностью т более половины периода напряжения, но на выходе D-триггера 16 состояпие не меняется и соответствует логическому «О до тех пор, пока на тактовый вход D-триггера 16 не придет импульс с блока 17 фиксации нулевых токов. Только в момент появления этого импульса, который приходит в момент прохождения токов статора двигателя 1 через нуль, сигнал па выходе D-триггера 16 изменяется из состояния «О в состояние «1 и именно в этот момент распределитель 9 импульсов переключается в следующее состояние и своими выходами осуществляет коммутацию тиристоров 3-8, подключая к сети две другие фазы статора, например, В и С.

При появлении следующего та ктового импульса устройство работает аналогично, при этом происходит коммутация фаз с В

и С на С и А в момент прохождения статорных токов через нуль. Последовательность коммутации обмоток статора, например, АВ-ВС-СА-АВ-... приводит ротор асинхронного двигателя 1 в щаговое движение в

одну сторону, при обратной последовательности АВ-СА-ВС-АВ-... - в другую. Работа блока 17 фиксации нулевых токов (фиг. 3) сводится к следующему.

Независимо от комбинации включения статорных обмоток двигателя 1 по крайней

мере в одном из двух датчиков 18 или 19 тока протекает ток. Сигналы с выходов датчиков 18 и 19 тока подаются на входы нуль- органов 20 и 21 соответственно, на выходах которых формируются короткие импульсы в

момент прохождения токов соответствующих фаз двигателя 1 через нуль. Они поступают на два входа логического элемента ИЛИ 22, на его выходе формируются импульсы, которые при любой комбинации включения фаз двигателя 1 подаются на тактовый вход

D-триггера 16 и задерживают очередное переключение распределителя 9, а следовательно, и тиристоров 3-8 до момента прохождения статорного тока через нуль.

Предлагаемое устройство управлепия ща- гового электропрпвода позволяет

надежность работы электропривода. Дополнительные затраты на создание этого устройства составляют малую долю от его стоимости.

40

Формула изобретения

. Шаговый электропривод, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, две фазы которого замкнуты, а третья сое5 динена с ними через ключ, и устройство управления, включаюп ее в себя соединенные последовательно с фазами статора встречно- параллельные тиристоры, трехканальный распределитель импульсов, тактовый вход которого связан с генератором импульсов, и командный блок, соединенный с управляющими входами генератора и распределителя, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности за счет устранения трехфазного режима при коммутации, в него введены

5 реле времени и три элемента И, выходы которых связаны с управляющими электродами тиристоров, первые входы соединены с выходами распределителя импульсов, а вторые - с тактовым входом распределителя и выходом реле времени, вход которого соединен с выходом генератора импульсов.

2. Шаговый электропривод, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, две фазы которого замкнуты, а третья соединена с ними через ключ, и устройство управления, включающее в себя соединенные последовательно с фазами статора встречно- параллельные тиристоры, трехканальный распределитель импульсов, тактовый вход которого связан с генератором импульсов, и командный блок, соединенный с управляющими входами генератора и распределителя, выходы которого связаны с управляющими электродами тиристоров, отличающийся тем.

что, с целью повышения надежности за счет устранения трехфазного режима при коммутации, в него введены реле времени, D-триг- гер и блок фиксации нулевых токов, включенный последовательно с фазами статора и соединенный выходом с тактовым входом D-триггера, выход которого соединен с тактовым входом распределителя импульсов, а информационный вход - с выходом реле времени, вход которого подключен к генератору импульсов.

3. Электропривод по п. 2, отличающийся те.м, что блок фиксации нулевых токов содержит два датчика тока фаз статора, два нуль-органа и элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами нуль-органов, к входам которых подключены датчики тока.

Фиг.2

Фь/г.З

Составитель В. Алфимон

Редактор Н. БобковаТехред И. ВересКорректор И. Муска

Заказ 4018/53Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности устройства управления электроприводом, обеспечивающего шаговое движение ротора асинхронного двигателя, за счет АВС 1 i Д устранения трехфазного режима при коммутации. Привод, согласно первому и второму вариантам, содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, две фазы которого замкнуты, а третья соединена с ними через ключ 2, встречно-параллельные тиристоры 3-8, трехканальный распределитель 9 импульсов, генератор 10 импульсов, командный блок 11. По первому варианту электропривод содержит также реле 12 времени и три элемента И 13-15, а по второму - реле времени, D-триггер и блок фиксации нулевых точек. В приводе по первому варианту исключается появление трехфазного режима работы при последовательной коммутации пар встречно-параллельных тиристоров благодаря тому, что очередная коммутация всегда осупяествляется при нулевых значениях тока в статорных обмотках, а в приводе по второму варианту благодаря тому, что сигнал на переключение распределителя 9 формируется строго в момент прохождения статорных токов двигателя 1 через нуль. 2 с.п.и 1 з.п. ф-лы, 3 ил. С/) Фиг.1