Шаговый электропривод Советский патент 1986 года по МПК H02P8/42 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к шаговым электроприводам с асинхронными двигателями, и может быть использовано для электропривода механизмов с малой частотой вращения рабочего органа.

Цель изобретения - повышение надежности и срока службы.

На фиг. 1 показана структурная схема электропривода; на фиг. 2 - то же, с од- HOBpeMeH ibiM регулированием питания ос- новного и дополнительного двигателя.

Устройство (фиг. 1) содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, источник 2 постоянного тока, блок 3 коммутирующих элементов, выпрямитель 4, последовательно соединенные генератор 5 тактовых импульсов и распределитель 6 импульсов, а также командный блок 7, подключенный своими выходами к управляющему входу генератора 5 и к входу выбора направления распределителя 6 импульсов. Выход распределителя 6 присоединен к управляющему входу блока 3 коммутирующих элементов, причем обмотки ротора асинхронного дви|-а- теля 1 соединены но несимметричной схеме с выходом Быпрямите.ля 4, а обмотки статора подключены к источнику 2 постоянного тока через блок 3 коммутирующих элементов. Кроме этого, в устройство введен дополнительный асинхронный двигатель 8 с фазным ротором, две фазы обмотки статора которого подключены к зажимам источника 9 переменного тока, а обмотки ротора - к входу выпрямителя 4, причем валы двигателей 1 и 8 соединены между собой жесткой связью 10., на которой установлен выпрямитель 4, через резистор 11, соединенный с обмоткой ротора двигателя 1.

В устройстве по фиг. 2 источник 2 постоянного тока выполнен в виде последовательно соединенных преобразователя 12 переменного напряжения и дополнительного

10

состояния. Этот закон ког.1мутации обмоток статооа двигателя 1 задается распределителем 6 импульсов, который управляет работой блока 3 ко.ммутирующих элементов. Режимом работы распределителя 6 импульсов управляет командный блок 7 и генератор 5 тактовых импульсов. Выпрямитель 4 преобразует роторное нере.менное напряжение дополнительного асинхронного двигателя 8 в постоянное напряжение, которое пропорционально скольже1Н1ю асинхронного двигателя 8. ри ма.лой частоте вращения рабочего органа это скольжение близко к единице. Поэтому амплитуда ЭДС ротора двигателя 8 изменяется незначительно, что онреде- 5 ляет практически постоянную величину тока на выходе выпрямителя 4 при неизменном напряжении статорз двигателя 8.

В исходном состоянии включены источник 2 liOCTOHisfiOi o тока и ис 1 очник 9 переменного тока. На вход енератора 5 приходит сигнал с выхода командного блока 7, запрещающий постуилсыне импульсов с выхода 1 енератора 5 на тактовый вход распределителя 6. С другого командного блока 7 на вход выбора направления рас- пределуггеля 6 приходит си1 нал, задаюн1ий программу работы распределителя 6 и, следовательно, закон коммутап.ии обмоток статора двигателя 1 (например, .логическая еди- ,а .чля движения вала ;и5игате;1я «Вперед или логический ноль для движения «Назад). Распределитель 6 на выходе имеет сигнал, обеснечиваюпшй с помощью блока 3 нач:алы-1ую комбинацию питания обмоток статора дви атсля постоянным током от источника 2. При этом статорные обмотки асиихропно о двигателя 8 получают питание от зажимов источника 9 переменного тока, а роторное нанряжение двигателя 8 выпрямляется выпрямителем 4 и подается на роторные обмо ски основного двигателя 1, в результате чего по ним протекает ностоян20

25

30

35

выпрямителя 13, причем выход преобразова- д ный ток. Таким образом, в исходном состоя- теля 12 переменного напряжения одновременно является и выходом источника 9 переменного тока, который подключен к статору вспомогательного асинхронного двигателя 8. В данном случае источник 9 переменного тока выполнен в виде преобразова- 45 теля 12 переменного напряжения, входом подключенного к сети 14 переменного тока.

НИИ но статорным и роторным обмоткам двигателя 1 протекают постояршые тонн и двигатель 1 pa Bi-iFijier синхронизирующий момент, уравновеигиваюпАий момент сопротивления на его валу п MOMetiT, С1)здаваемый двигателем 8. В предлагаемом 11)ИЕ5оде дви- гате.аь 8 выбирается по сравнению с основным двигателем 1 значительно мепьи1ей мощ- ност})Ю, а, следовательно, и момент, создаваемый Hvi, значительно меньше момента ос- ()i i двигателя .

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

Шаговый режим асинхронного двигате- ля 1 в этой схеме обеспечивается тем, что обмотки ротора основного двигателя 1 соединены по несимметричной схеме и питаются постоянным токо.м от ВЕ)1прямителя 4, а обмотки статора подключаются к источнику 2 постоянного тока с помощью блока 3 коммутирующих элементов по определенному закону (программе), изменяя в пространстве результирующий вектор электрического

состояния. Этот закон ког.1мутации обмоток статооа двигателя 1 задается распределителем 6 импульсов, который управляет работой блока 3 ко.ммутирующих элементов. Режимом работы распределителя 6 импульсов управляет командный блок 7 и генератор 5 тактовых импульсов. Выпрямитель 4 преобразует роторное нере.менное напряжение дополнительного асинхронного двигателя 8 в постоянное напряжение, которое пропорционально скольже1Н1ю асинхронного двигателя 8. ри ма.лой частоте вращения рабочего органа это скольжение близко к единице. Поэтому амплитуда ЭДС ротора двигателя 8 изменяется незначительно, что онреде- ляет практически постоянную величину тока на выходе выпрямителя 4 при неизменном напряжении статорз двигателя 8.

В исходном состоянии включены источник 2 liOCTOHisfiOi o тока и ис 1 очник 9 переменного тока. На вход енератора 5 приходит сигнал с выхода командного блока 7, запрещающий постуилсыне импульсов с выхода 1 енератора 5 на тактовый вход распределителя 6. С другого командного блока 7 на вход выбора направления рас- пределуггеля 6 приходит си1 нал, задаюн1ий программу работы распределителя 6 и, следовательно, закон коммутап.ии обмоток статора двигателя 1 (например, .логическая еди- ,а .чля движения вала ;и5игате;1я «Вперед или логический ноль для движения «Назад). Распределитель 6 на выходе имеет сигнал, обеснечиваюпшй с помощью блока 3 нач:алы-1ую комбинацию питания обмоток статора дви атсля постоянным током от источника 2. При этом статорные обмотки асиихропно о двигателя 8 получают питание от зажимов источника 9 переменного тока, а роторное нанряжение двигателя 8 выпрямляется выпрямителем 4 и подается на роторные обмо ски основного двигателя 1, в результате чего по ним протекает ностоян0

5

0

5

ный ток. Таким образом, в исходном состоя-

0

5

НИИ но статорным и роторным обмоткам двигателя 1 протекают постояршые тонн и двигатель 1 pa Bi-iFijier синхронизирующий момент, уравновеигиваюпАий момент сопротивления на его валу п MOMetiT, С1)здаваемый двигателем 8. В предлагаемом 11)ИЕ5оде дви- гате.аь 8 выбирается по сравнению с основным двигателем 1 значительно мепьи1ей мощ- ност})Ю, а, следовательно, и момент, создаваемый Hvi, значительно меньше момента ос- ()i i двигателя .

Для включения электродвигателя 1 в шаговый режим работ1 1 с комапдного блока 7 подается сишал, запускающий генератор 5. При этом импульсы с выхода послед- пего поступают на тактои1з1Й вход распределителя 6. При последоиате.чьном прохожде- пии импульсов на тактовом входе распределителя 6 по программе меняются состояния на его 1зыходе. В соответствии с этой программой с номони ю блока 3 к источнику 2

постоянного тока последовательно подключаются различные комбинации обмоток статора двигателя 1 и происходит враихение в пространстве (дискретно) результирующего вектора электрического состояния в направлении «Вперед или «Назад. При этом происходит пошаговое вращение ротора двигателя в прямом (при логической единице на входе выбора направления распределителя 6) или в обратном (при логическом нуле на входе выбора направления распределителя 6) направлениях.

Останов двигателя 1 осуществляется с помощью командного блока 7 подачей сигнала на вход генератора 5, запрещающего прохождение импульсов на тактовый вход распределителя 6. При этом двигатель 1 развивает статический синхронизирующий момент и обеспечивает фиксацию ротора в положении, соответствующем установленной комбинации возбужденных фаз статора.

Однофазное включение двигателя 8 и наличие резистора 11 с больщим сопротивлением обуславливает тормозной режим этого двигателя. Двигатель 8 развивает тормозной мо.мент, который демпфирует колебания вала электропривода, возникающие в процессе его шагового передвижения. Следовательно, двигатель 8 с одной стороны подает напряжение к выпрямителю 4 для возбуждения ротора двигателя 1, а с другой - способствует демпфированию колебаний ротора.

Для более равномерного нагрева обмоток статора и ротора с целью получения заданного момента двигателя 1 и расщире- ния диапазона регулирования его синхронизирующего момента целесообразно управлять токами одновременно статорных и роторных обмоток.

В приводе (фиг. 2) источник 2 постоянного тока содержит последовательно соединенные преобразователь 12 переменного напряжения и дополнительный выпрямитель 13, а статорные обмотки асинхронного двигателя 8 получают питание с выхода преобразователя 12 переменного тока.

Устройство, представленное на фиг. 2 работает аналогично описанному, но токи

статорных и роторных обмоток двигателя 1 одновременно регулируются в этом устройстве с помощью преобразователя 12 переменного напряжения.

Предлагаемый щаговый электропривод с асинхронным двигателем позволяет повысить надежность и долговечность работы путем введения дополнительного асинхронного двигателя с фазным ротором значительно меньшей мощности (мощность двигателя 8 определяется потерями в цепях ротора двигателя 1) и исключения щеточного контакта, что позволяет использовать его при работе в агрессивных и взрывоопасных средах. Затраты на использование и установку дополнительного асинхронного двигателя сравнительно малой мощности составляют небольшую долю от стоимости самого привода.

Формула изобретения

20

5

Шаговый электрогтривод, содержащий трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором, источник постоянного тока, соединенный с фазами статора через блок ком.мутирующих элементов, выпрямитель, с выходом которого связаны соединенные по несимметричной схеме фазы ротора, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и распределитель и.мпульсов, выходом соединенный с управляющими вхо0 дами блока коммутирующих элементов, командный блок, подключенный выходами к управляющему входу генератора тактовых импульсов и входу выбора направления распределителя импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и сро5 ка службы, в него введены источник переменного тока, дополнительный асинхронный двигатель с фазным ротором и резистор, связывающий фазы ротора основного двигателя и выход выпрямителя, к входу которого подключены фазы ротора дополнительного двигателя, две обмотки статора которого подключены к источнику переменного тока, валы двигателей жестко соединены между собой, а выпрямитель расположен на вращающейся части привода.

411}

Фыъ.Т.

Изобретение относится к электротехнике и направлено на повышение надежности и срока службы шагового электропривода с асинхронным двигателем 1 с фазным ротором. Цель достигается за счет введения дополнительного асинхронного двигателя 8 с фазным ротором значительно меньшей мощности, чем мощность двигателя I. Мощность двигателя 8 определяется потерями в цепях ротора двигателя 1. Валы обоих двигателей жестко соединены .между собой. Исключение в приводе щеточного контакта позволяет использовать его в агрессивных и взрывоопасных средах. 2 ил. HZH tc «i 05 а ю Фиг.1