Способ настройки моментного вентильного электродвигателя Советский патент 1991 года по МПК H02K15/00 H02K29/06 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для настройки в процессе изготовления и эксплуатации мачиин, работающих в качестве исполнительных мо- ментных электродвигателей систем автоматического управления.

Цель изобретения - расширение области применения для вентильного электродвигателя с числом фаз, кратным трем.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройств, реализующего способ настройки моментного вентильного электродвигателя; на фиг. 2-4 - осциллограммы, поясняющие работу устройства.

Устройство, в котором реализуется способ настройки моментного вентильного электродвигателя, содержит настроечный стенд 1, в который устанавливают вентильный электродвигатель 2 с объектом 3 управления. Вентильный электродвигатель выполнен, на базе синхронной машины, снабженной ротором 4 с постоянными магнатами и якорной обмоткой с секциями 5-7.

Число секций (фаз) синхронной машины может быть кратно трем. На валу ротора 4 синхронной машины установлен синусно- косинусный датчик 8 положения ротора с входной обмоткой 9, расположенной на статоре датчика положения ротора, и синусной 10 и косинусной 11 обмотками, расположенными на роторе 12 датчика 8.

Настроечный стенд 1 составлен из источника 13 питания, подключенного к входной обмотке 9 датчика положения ротора, источников 14 и 15 номинального и максимального постоянных напряжений, переключающей кнопки 16, переключателей 17 и 18 и вольтметров 19 и 20, подключенных соответственно к синусной 10 и косинусной 11 обмоткам, соединенным между собой последовательно. Переключа- тель 18 включен в цепь фазы 5 якорной обмотки синхронной машины.

Способ настройки вентильного электродвигателя осуществляют следующим образом.

сл

с

ю о о чэ

VJ

Устанавливают вентильный электродвигатель 2 с объектом 3 управления в стенд 1. На одну из фаз, например 5, якорной обмотки синхронной машины подают номинальное постоянное напряжение от источ- ника 14 (переключатель 17 ставят в положение А), а питающее напряжение - на входную обмотку 9 датчика положения ротора от источника 13, и подключают вольтметр 19 к синусной обмотке 10 датчика 8 положения ротора.

При подаче номинального напряжения UHOM (фиг. 2) от источника 14 на фазу 5 синхронной машины возникает вращающий момент-

М8 KFC Fp sin a Мвм sin a ,

где Мвм - максимальный вращающий момент;

Fp - магнитодвижущая сила в воздушном зазоре;

FC - магнитодвижущая сила в воздушном зазоре, создаваемая первой фазой статора электродвигателя;

а - угол между векторами Fc и Fp;

К - коэффициент пропорциональности.

Под действием вращающего момента МВр ротор 4 синхронной машины поворачивается до тех пор, пока угол а , а следова- т ельно, и Мер не станут равными нулю- При этом магнитные силовые линии потока FC будут скользить вдоль силовых линий потока Fp (фиг. 4).

В реальном объекте из-за наличия тре- ния ротор 4 поворачивается не до значения а 0, а до величины угла а оь (фиг. 2), обусловленного напряжением Dtp трогания синхронной машины с объектом 3 управления, определяемого по формуле

Оо - arcsln

Для уменьшения величины Оо , а значит, и повышения точности настройки на первую фазу 5 необходимо кратковременно подать максимальное напряжение Уде от источника 15с помощью переключающей кнопки 16.

Так как напряжение трогания в двига- теле с объектом управления сохраняется, а величина приложенного напряжения идв UHOM, то ротор 4 электродвигателя повернется и уменьшит угловую ошибку выставки датчика положения ротора до значе- ния

Оо arcsln -p-. Uke

Для выставки в нулевое положение датчика 8 необходимо его статор развернуть относительно статора электродвигателя до минимального напряжения по вольтметру 19, подключенному к синусной обмотке 9 датчика 8.

Напряжение Usln (фиг. 3) на синусной обмотке 10 равно

Usfn UmslnO°-0,

где Um - амплитуда напряжения на синусной обмотке 10 датчика 8,

Напряжение на косинусной обмотке 11 датчика 8 положения ротора, находящегося в положении истинного нуля, равно

Ucos Um COSO° Um,

а в положении ложного нуля

Ucos Um -COSl80° -Um.

В синусно-косинусном вращающемся трансформаторе минимальное напряжение на синусной обмотке возможно как при положительном, так и при отрицательном напряжении на косинусной обмотке 11, т.е. при настройке возможен ложный нуль. Для исключения этого необходимо провести анализ напряжения на косинусной обмотке 11 путем проведения следующих операций: подают номинальное напряжение на вторую фазу 6 двигателя, для чего устанавливают переключатель 17 в положение В; замеряют сумму напряжений на последовательно включенных синусной 10 и косинусной 11 обмотках датчика 8 положения ротора по вольтметру 20.

При подаче напряжения на вторую фазу 6 в результате взаимодействия потоков ротора и статора создается вращающий момент, который повернет ротор 4 синхронной машины на 120 эл. град, т.е. переместится из положения С в положение D (фиг. 3).

В этом случае напряжение Uc в синусной обмотке 10 и напряжение UE в косинусной обмотке 11 в положении истинного нуля равны:

VT

Um -Sin120° -jr- Um;

UE - Ucos - Um -cos120° - - Ј Um.

)

В положении ложного нуля напряжение на косинусной обмотке 11 равно

UE - Ucos1 - Umcos(120° + 180°) - | Um.

Вольтметр 20, подключенный к последовательно включенным синусной обмотке 10 и косинусной обмотке 11, замеряет сумму напряжений.

В положении истинного нуля эта сумма равна:

,

1

UE UA + ив -у Um - Um - 0,36Um,

а ложного нуля:

В момент проведения настройки (при подаче напряжения на первую фазу 5 двигателя) при угле векторы потоков Fp и Fc совпадают и направлены вдоль оси Y (фиг, 4). При работе с усилителями, включенными в цепи преобразователя, напряжения, а значит и потоки статорных обмоток, равны

Fci 0

V Ч

Fc2 Кр Un KpKUn -тг-;

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является расширение области применения вентильных электродвигателей с числом фаз, кратным трем С этой целью в способе настройки момент- ного вентильного электродвигателя после фиксации статора датчика положения ротора при его настройке вновь контролируют напряжение на его синусной обмотке и, если оно не соответствует минимальному значению, поворачивают статор датчика положения ротора синхронной машины на 180°, контролируют суммарное напряжение синусной и косинусной обмоток и, если оно равно минимальному значению, фиксируют статор датчика положения ротора 4 ил

V3

т

иг

+ Ј Um-1,3eUm.

Для того, чтобы определить положение истинного нуля, необходимо измерить напряжение UE (переключатель 18 установить в положение ) и напряжение UE (переключатель 18 установить в положение -) по вольтметру 20.

Если минимальное напряжение UE соответствует положению + переключателя 18, то датчик 8 положения ротора находится в положении истинного нуля, а значит, следует только зафиксировать статор датчика 8. Если минимальное напряжение соответствует положению - переключателя 18, то датчик 8 находится в положении ложного нуля. Для установки датчика 8 положения ротора в положение истинного нуля необходимо проделать следующие операции: переключатель 18 установить в положение +, а переключатель 17 - а положение А; кратковременно нажать переключающую кнопку 16; развернуть статор датчика 8 на 180 эл.град до минимального напряжения по вольтметру 19; зафиксировать положение- статора датчика 8.

Если настроенный таким образом электропривод включить в систему, причем синусный и косинусный выходы датчика 8 подключить к входам устройства преобразования двухфазного напряжения, то на выходе последнего величины напряжений на первой, второй и третьей фазах соответственно равны:

Ui KUnsln0;

Uii KUnsin(120° + 0);

Um - KUnsln(240° + 0),

где Un - амплитуда напряжения питания - датчика 8 положения ротора;

К - коэффициент пропорциональности; 0 - угол поворота ротора электродви- гателя.

Fc3 -KUti -KFKUn

3

где KF - коэффициент пропорциональности между напряжением и потоком.

Из фиг. 4 следует, что сумма проекций векторов Fc2 и Рез на ось Y равна нулю, а на ось X равна

Fc 2Fc2 cos30° 1,5KpKUn. Поскольку угол а между векторами Fc и Fp равен 90 эл.град., то момент двигателя

будет максимален.

Таким образом, изобретение позволяет осуществить настройку моментного вентильного электродвигателя, имеющего на стзторе обмотку с числом фаз, кратным

трем,

Формула изобретения Способ настройки моментного вентильного электродвигателя, снабженного ротором с постоянными магнитами, статором с

многофазной якорной обмоткой и синусно- косинусным датчиком положения ротора, при котором вентильный электродвигатель с объектом управления устанавливают в стенд, входную обмотку датчика положения

ротора подключают к источнику питания, одну из фаз якорной обмотки поочередно подключают к источнику номинального и максимального напряжений) разворачивают статор датчика положения ротора

относительно статора вентильного электродвигателя до положения, соответствующего максимальному вращающему моменту, контролируя при этом напряжение на синусной обмотке синусно-косинусного датчика положения ротора, и по достижении величиной напряжения минимального значения фиксируют статор датчика положения ротора, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения для вентильного электродвигателя с числом фаз, кратным трем, после фиксации статора датчика положения ротора повторно контролируют напряжение на его синусной обмотке и если величина напряжения не соответст

вует минимальному значению1 дополнитель- нусной обмоток упомянутого датчика полоно поворачивают статор датчика положения

ротора на угол, равный 180 .контролируют ной минимального значения фиксируют суммарное напряжение синусной и коси- датчик положения ротора.

жения ротора и по достижении его величиФиг.

Ю0° с(&л.гра$)

Фиг. 2

Ucos

Истинный i f/t/Mb

с((шрад)

Ложный нуль.