УСТРОЙСТВО для УПРАВЛЕНИЯ МОЛ1ЕНТНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ Советский патент 1969 года по МПК G05F1/16 H02P5/40 

Предложение касается устройств, использующих асинхронные двухфазные моментные электродвигатели, работающие в заторможенном режиме. Такие электродвигатели обеспечивают изменение в широких пределах вращающего момента в функции управляющего напряжения, независимо от угла поворота ротора относительно статора. Асинхронные моментные двигатели просты, надежны, легко компануются в конструктивных узлах, не требуют промежуточных редукторов, способны работать в различных средах. Благодаря этим достоинствам они используются, например, в системах разгрузки гироскопических рам, в системах азимутальной коррекции и горизонтирования гирокомпасов и других устройствах.

Известны устройства для управления моментными электродвигателями, содержащие задатчик и полупроводниковый усилитель, работающий в непрерывном линейном режиме.

Предложенное устройство, обеспечивает глубокое регулирование момента асинхронного двухфазного электродвигателя и защиту его от опрокидывания.

Это достигается тем, что в устройстве применен задатчик переменного тока, выход которого соединен с. входом блока удвоения частоты, собранного на питаемом от сети трансформаторе, к вторичной обмотке которого подключена диагональ двухполупериодного выпрямительного моста, соединенного другой диагональю при помощи фазосдвигающего конденсатора, сопротивления и диода с входом усилителя, работающего в импульсном режиме и подключенного к обмотке управления двухфазного двигателя, обмотка возбуждения которого включена в сеть переменного тока.

Кроме того, устройство снабжено цепочкой, собранной на диоде, дросселе, конденсаторе и

электромагнитном реле, вход которой подключен к выходу импульсного усилителя, а выход-к блоку удвоения частоты.

На фиг. 1 дана функциональная схема устройства; на фиг. 2 - его принципиальная схема; на фиг. 3 - осциллограммы напряжений и токов на выходе функциональных элементов. Функциональная схема устройства содержит задатчик ДИ, блок здвоения частоты и формирования управляющего сигнала БУФС, импзльсный усилитель ИУ, асинхронный двухфазный моментный электродвигатель АД и цепочку обратной связи ОИ.

Задатчик ДИ, являющийся измерительным органом, представляет собой индуктивный

датчик (или вращающийся трансформатор), преобразующий угловые рассогласования в сигналы переменного тока. Первичная обмотка задатчика (обмотка возбуледения) ОС через фазосдвигающий конденсатор С подклюрнчная (сигнальная) обмотка OCz соединена с блоком БУФС. Последний состоит из трансформатора Tpi, подключенното первичной обмоткой О, через фазосдвигающий коиденсатор С2 к сети, двухполупериодного выпрямительното моста , конденсаторов Сз, Cj, диода До и формирующих конденсаторов С-, и С:.

Имиульсный усилитель ИУ, питаемый иостоянным током от источника напряжением U:), собран на транзисторах TI, Т., Тз- Частота переключений усилителя равна двойной частоте сети переменного тока.

Асинхронный электродвигатель АД нодклюI:CH обмоткой управления к выходу усилителя ИУ, а обмоткой возбуждения ОВ через фазогдвигающий конденсатор -- к сети переменного тока. Собранная па диоде Де, дросселе Др, 1:онденсаторе С и реле Р цепочка осуществляет обратную связь в схеме устройства, защищая асинхронный двигатель от сг1)о;-идыцЁН 1Я момента. Последнее коммутирует своими контактами К.-Р формирующий коидспсатор С.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ири отсутствии сигнала задатчика ДЯ блок БУФС создает на формируюш.нх конденсаторах Cs и Се нанря/ксиие сложной формы U частотой 2/ с никовым значением, превьшсающим величину напряжения переключения импульсного усилителя ИУ (см. фиг. 3, а. Па обмотке управления ОУ асинхронного двигателя АД действуют импульсы напряжения f/оу (фиг. 3, б) частотой 2/ и начальной нродолжительностью ТОУ. Вследствие того, что передние фронты импульсов напряжения Uoy сдвинуты по фазе друг относительно друга на половину периода 7, момент, создаваемый двигателем в исходном состоянии, равен нулю.

При наличии угла рассогласования между ротором и статором задатчика ДИ с его сигнальной сбмотки снимаегся переменное напряжение Удн (фиг. 3, в) частотой /. Это напряжение, имеющее определенную фазу, воздейс1вует на блок БУФС и изменяет продолжительность импульсов. Папряжение Lov (фиг. 3, г увеличивает т„ - импульсов, совпадающих с бдн фазы и уменьшает Тиз - импульсов, сдвинутых на половину периода Т. В результате возникают разностные импульсы напряжения на обмотке ОУ, которые создают момент асинхронного двигателя определенного знака. Момент двигателя будет пропорционален амплитуде сигнала задатчика. При некотором требуемом значении сигнала наиряжения частота импульсов напряжения Uoy становится равной /, что обеспечивает максимальный момент двигателя при продолЖИГеЛЬНОСТИ импульсов Тит «0,5Г.

Параметры элементов блока БУФС и величины фазосдвигающих конденсаторов С и С

выбираются такими, чтобы, во-первых, получить максимальное значение коэффициента усиления этого блока, и, во-вторых, компенсировать фазовые искажения задатчика ДИ изменением угла нарастания переднего фронта импульсов напряжения /7фк в функции напряжения f/дн .

Изменение знака момента электродвигателя АД осуществляется изменением на 180° фазы сигнала задатчика.

Устройство защищено от нулевого фона задатчика, так как исходное значение относительной продолжительности импульсов напряжения Ьоу выбирается с учетом фона. Оно обеспечивает максимальную глубину регулирования и максимальную разрешающую способность по моменту электродвигателя АД при изменении сигнала задатчика от нулевого значения угла рассогласования. Электродвигатель АД развивает максимальный вращающий момент лищь при определенном значении продолжительности импульсов TuS. Увеличение импульса TU свыше этого значения вызывает уменьшение момента двигателя, так как уменьшается величина неременной составляющей снгнала напряжения f/oy- В связи с линейностью характеристики импульсного усилителя нри воздействии на блок БУФС сигнала f/ди, превыщающего значение, соответствующее Ммакс и Turn , начнется уменьшение («опрокидывание) момента двигателя. Защита устройства от «опрокидывания при граничных режимах обеспечивается цепью обратной связи за счет переключения схемы на нелинейную характеристику.

Предмет изобретения

1.Устройство для управления моментным электродвигателем, содержащее задатчик и полупроводниковый усилитель, отличающееся тем, что, с целью глубокого регулирования момента, применен задатчик переменного тока, выход которого соединен с входом блока удвоения частоты, собранного на питаемом от сети трансформаторе, к вторичной обмотке которого подключена диагональ двухполупериодного выпрямительного моста, соединенного другой диагональю при помощи фазосдвигающего конденсатора, сопротивления и диода с входом указанного усилителя, работающего в импульсном режиме и подключенного к обмотке управления двухфазного двигателя, обмотка возбуждения которого включена в сеть переменного тока.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью защиты двигателя от опрокидывания, применена цепочка, собранная на диоде, дросселе, конденсаторе и электромагнитном реле, вход которой нодключен к выходу усилителя, а вьгход - к блоку удвоения частоты.

Питание