Способ управления гистерезисным электродвигателем Советский патент 1986 года по МПК H02P7/26 H02K19/08 

//е. /

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемому электроприводу с гистерезисным электродвигателем, и может быть использовано в устройствах звукозаписи, гироскопии, центрифугах.

Целью изобретения является улучшение электромеханических характеристик гистерезисного электродвигателя путем увеличения степени намаг:ничивания ротора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ управления гистерезисным электродвигателем; на фиг. 2 и 3 - диаграммы напряжения и тока электродвигателя при импульсном перевозбуждении; на фиг. 4 график зависимости тока электродвигателя от длительности импульса напряжения д о(..

Устройство для управления гистерезисным электродвигателем, реализующее данный способ, содержит инвертор 1 напряжения (фиг. 1), выходы которого предназначены для подключения к гистерезисному электродвигателю 2, последовательно соединенные фазорасщепитель 3, блок 4 прерывания синхронизации и задающий генератор 5 Выход фазорасщепителя 3 соединен с управляюЕр1Ми входами инвертора 1 напряжения . С выходом задающего генератора 5 через делитель 6 частоты соединен блок 7 задержки синхроимпульсов, второй вход которого через пороговый элемент 8 соединен с датчиком 9 тока в цепи электродвигателя 2. .

Устройство работает следующим образом,

Гистерезисный электродвигатель 2 питается от инвертора 1 напряжения. Фазовращатель 3 синхронизируется от блока 4 прерывания синхронизации через которьш проходят синхроимпульсы с задающего генератора 5. Одновременно с задающего генератора 5 сигнал поступает на делитель 6 частоты, от которого управляется блок задержки синхроимпульсов. Время задержки имеет два значения в зависимости от сигнала с порогового элемента 8, который управляется датчиком 9 тока.

При включении электродвигателя 2 ток его максимален. В датчике 9 .тока ток преобразуется в пропорциональную величину, например напряжение, от уровня которого зависит сигнал на выходе порогового, элемента 8. В пуске уровень сигнала высок и пороговый элемент 8 вьщает на выходе, например, логическую 1. В соответствии с этим блок 7 задержки синхроимпульсов, построенный, например, по схеме управляемого по длительности одновибратора, увеличивает длительность намагничивающих полупериодов питающего напряжения нало(. (фиг.2) с частотой, определяемой делителем 6 частоты.

При запуске электродвигателя 2 увеличение длительности намагничивающих полупериодов питающего напряжения на uoL выбирается из условия наиболее эффективного перевозбуждения гистерезисного электродвигателя в асинхронном режиме (обычно из условия получения потребляемого тока близкого к минимальному значению, и условия минимальных потерь). Величина Ло. обычно составляет более 40 . Частоту следования импульсов выбирают из условия превьшения ее в 5-10 раз собственной частоты качаний электродвигателя (обычно в диапазоне 520 Гц). На управляющий вход блока 4 прерывания синхронизации подается сигнал -с задающего генератора 5, а на запрещающий вход - сигнал задержки синхроимпульсов с блока 7. В результате намагничивающий полупериод питающего напряжения получается путем деления частоты задающего генератора 5, увеличение его среднего значения напряжения - за счет увеличения длительности полупериода питания при сохранении неизменной величины амплитуды напряжения питания. Для синусоидального напряжения форма намагничивающего полупериода показана на фиг. 2, для квазипрямоугольного (в соответствии со схемой на фиг. 1) - на фиг. 3 .

Увеличение длительности намагничивающего полупериода питающего напряжение достигается намагничивание ротора одним импульсов тока I д,, для (фиг. 3).

По достижению подсинхронной частоты вращения действие намагничивающих импульсов приводит к резкому снижени потребляемого электродвигателем тока однако ротор не входит в синхронизм из-за того, что имеет место изменени намагниченности ротора не только по амплитуде, но и по фазе - отстающее намагничивание. Если уменьшить длительность нама ничивающего полупериода питающего н пряжения до величины До{ , то сколь жение ротора прекращается, так как перемагничивание ротора не происходит . При этом амплитуда намагничива щего импульса тока I. (фиг. 2) до -, АИ 2 ,, ,-11 таточна для демпфирования качании ротора Ротор сохраняет намагниченность от амплитуды тока I повышает КПД двигателя и снижает ег ток, и обеспечивается синхронный ре жим работы с повышенной стабильностью мгновенной скорости вращения. Таким образом, предложенный спо соб управления гистерезисным электр дв гaтeлeм характеризуется следующи ми операциями. Подключают электродвигатель 2 к инвертору 1 напряжения, обеспечивая его разгон. С помощью блока 7 задерж ки синхроимпульсов периодически увеличивают намагничивающий полупериод питающего напряжения с частотой, меньшей частоты источника переменного тока, и с амплитудой намагничивающего полупериода, равной амплитуде основного напряжения. Частота импульсов при этом выбирается в 5-10 раз больше собственной частоты качаний электродвигателя 2. Начальное среднее значение полупериода питающего напряжения выбирается из уровня наиболее эффективного перевозбуждения электродвигателя 2 в асинхронном режиме. При пуске ток двигателя 2 максимален и блок 7 задержки синхроимпульсов обеспечивает большую длительность полупериода намагничивающего питающего напряжени По мере разгона электродвигателя 2 до подсинхронной скорости ток и мощность его из-за эффекта перевозбуждения периодическими импульсами тока резко уменьшаются, что приводит к повышению энергетических харак теристик электродвигателя 2. Фиксируют достижение установившегося режима вращения электродвигателя 2 по заранее установленному уровню тока или мощности. Ротор при этом в синхронизм не входит из-за того, что имеет место изменение намагниченности не только по амплитуде, но и фазе - отстающее намагничивание Уменьшают среднее значение напряжения периодических намагничивающих полупериодов до заданной величины, которую выбирают из условия обеспечения синхронного вращения электродвигателя 2. Момент достижения ротором установившегося режима вращения может быть определен расчетным путем по времени разгона электродвигателя или косвенно измерен по уменьшению тока (фиксируют ток с помощью датчика 9 тока и изменяют через пороговый элемент 8 длительность задержки синхронизации импульса в блоке 7). Формирование импульса тока происходит следующим образом. Обычно фазорасщепитель синхронизируется тактовыми импульсами задающего генератора 5 с постоянным интервалом (периодом) их следования, что определяет традиционную квазипрямоугольную форму напряжения на выходе инвертора. При задержке очередного синхроимпульса с помощью блока 7 увеличивается длительность полупериода напряжения питания (фиг. 3). Это приводит к увеличению среднего значения напряжения, что и используется для намагничивания ротора. Таким образом, за счет соответствующего изменения среднего значения намагничивающих полупериодов питающего напряжения в асинхронном и синхронном режимах работы гистерезисного электродвигателя обеспечивается требуемое намагничивание ротора при снижении потребляемой электродвигателем вольт-амперной мощности и возрастании максимального синхронного момента, что определяет улучшение электромеханических характеристик гистерезисного электропривода, реализующего предложенный способ управления. ормула изобретения Способ управления гистерезисным лектродвигателем, при котором подлючают гистерезисный электродвигаель к источнику переменного напряения и по мере его разгона формируют ериодические намагничивающие импульы тока путем увеличения среднего начения соответствующих им намагниивающих импульсов напряжения одной олярности, при этом амплитуду укаанных намагничивающих импульсов напряжения поддерживают равной амплитуде питающего переменного напряжения, а частота указанных намагничивающих импульсов напряжения не превьшает частоты питающего переменного напряжения, отличающийся тем, что, с целью улучшения электромеханически} характеристик путем увеличения степени намагничивания ротора гистерезисного электродвигателя, . предварительно определяют средние значения намагничивающих импульсов напряжения, соответствующие для

асинхронного.режима работы минимуму потребляемого тока, а для синхронного режима работы - условию синхронности вращения ротора, поддерживают и асинхронном режиме работы соответствие потребляемого тока найденному значению его минимума и при достижении установившейся частоты вращения в асинхронном режиме уменьшают среднее значение намагничивающих импульсов напряжения, подцержива я его соответствие найденному значению для синхронного режима работы.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах звукозаписи, гироскопии и центрифугах. Целью изобретения является улучшение электромеханических характеристик гистерезисного электродвигателя. Способ управления гистерезисным электродвигателем заключается в том, что посредством инвертора 1 напряжение подключают электродвигатель (ЭД) 2 к источнику питания, разгоняя ЭД 2. С помощью блока 7 задержки синхроимпульсов периодически увеличивают намагничивающий полупериод питающего напряжения с частотой, меньшей частоты источника переменного тока, и с амплитудой намагничивающего полупериода, равной амплитуде основного напряжения. При пуске ток ЭД 2 максимален, блок 7 обеспечивает большую длительность полупериода намагничивающего питающего напряжения. I Фиксируют достижение установившегося режима вращения ЭД 2 по заранее (Л установленному уровню тока мощности. Уменьшают среднее значение напряжения периодических намагничивающих полупериодов до заданной не- . личины, которую выбирают из условия обеспечения синхронного вращения Ю - К ЭД 2. 4 ил. 4 ел «

.J

//7

т