Моментный электропривод Советский патент 1980 года по МПК H02P5/28 H02K26/00 

(54) МОМБНТНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве исполнительного механизма в системах автоматического регулирования для гироскопических приборов, где требуются больши е пусковые моменты при малой потребляемой мощности.

Известен моментный электропривод для гироскопический приборов, содержащий индукторный электродвигатель с безобмоточным ротором и статором с первичными и вторичными обмотками. Для получения максимального момента двигателя индуктивное сопротивление вторичньк обмоток компенсируют конденсаторами, включенными параллельно этим обмоткам и образуюшими с ними контуры, настроенные в резонанс с частотой источника питания ij.

Недостатком указанного моментного электропривода является то, что зависи- о мость пускового момента от параметров резонансного контура (величины индуктивности вторичных обмоток индукторного двигателя, емкости конденсаторов, частоты питающего напряжения) имеет резонансный характер. При изменении этих параметров за счет технологического разброса, влияния температуры, временного старения элементов изменяется частота резонансного контура, вследствие чего изменяется пусковой момент двигателя.

Наиболее близким к изобретению является моментный электропривод, содержав щий индукторный электродвигатель с первичными обмотками, подключенными к источнику переменного напряжения, и вторичными обмотками, к каждой из которых параллельно подключен емкостной блок, образуя резонансный контур, соединенный последовательно с амплитудным детектором, сглаживающим фильтром, и синхронным детектором, опорный вход которого соединен с низкочастотным генератором, а выход - со входом фильтра нижних частот, подкГлюченного выходом ко входу частотного модулятора, соединенного другим входом с низкочастотным генератором, а выходом .- с усилительнопреобразовательным устройством, выполня ющим функцию источника переменного напряжения L2j. , . Недостаток указанного моментного электропривода заключается в том, что при лаличии нескольких вторичных обмоток необходимо, чтобы каждый из контуров, образованных вторичными обмотками и соответствующим емкостным блоком быЛ настроен в резонанс с частотой источника переменного напряжения. Однако разброс индуктивнрстей вторич ных обмоток индукторного двигателя может достигать 10%. При этом, если использовать конденсаторы с- допуском ;fld%, то суммарный разброс резонансных контуров может достигать 20%,и момент двигателя может, уменьшиться на 40% в сравнении с максимально возможным значением при резонансе всех контуров. Изготовление индукторных электродвигателей с одинаковыми индуктивносТ51МИ вторичных обмоток и применение, точных конденсаторов удорожает производство и увеличивает габариты электропривода. Из вестньй электропривод ограничивает максимально-возможную величину пускового момента. Кроме того, указанный электропривод обладает малой надежноетью, поскольку отказ любого ив блоков, OTHOCSBIW ся к резонансному контуру , привод ит к потере работоспособности. , Цель изобретения - повышение пускового момента и надежйости. Указанная цель достигается тем, что в ;моментном электроприводе, нафвмер, для гироскопических приборов, содержащем индукторный электродвиратепь с первичными обмотками, подключенными к источнику переменного напряжения, и вт ричными обмотками, к каждой из которы параллельно подключен емкостной блок, образуя резонансный контур, соединенный . последовательно с амплитудным детектс ром, сглаживающим фильтром и синхронным детектором, опорный-вход которого соединен с низкочастотным г енератором, а .выход - со входом фильтра нижних частот, емкостной блок каждого резонансного контура выполнен в виде преобразователя напряжение-емкость, шунтированного допозшительно. введенной цепью из последовательно соединенных ключево го элемента и конденсатора, причем управляющий вход преобразователя н&пряжение-емкость соединен с выходом филь а нижних частот, а вход ключевого элеента - с низкочастотным генератором. На фиг. 1 приведена структурная схема моментного электропривода; на фиг. 2структурная схема преобразователя напряжение-емкость; на фиг. 3 а, б, в - диаграммы, поясняющие работу моментного электропривода. Момёнтный электропривод содержит индукторный электродвигатель с безобмо.точным зубчатым ротором 1 (фиг. 1) и статор с первичными обмотками 2, 3 с фазосдвигающим конденсатором 4 и вторичными обмотками 5, 6, 7. Первичные обмотки 2, 3 подсоединены к источнику 8переменного напряжения, имеющего частоту, например, 100О Гц. Каждая вторичная обмотка совместно с п|эеобразователем 9напряжение-емкость образует параллельньй( резонансный контур. Преобразователь 9 шунтирован цепью из последовательно соединенных ключевого элемента 10 и конденсатора 11. Последовательно с резонансным Контуром соединены амплитудный Детектор 12, сглаживающий фильтр 13и синхронный детектор 14, опорный вход которого соединен с низкочастотным генератором 15, с которым также соединен опорный вход ключевого элемента Ю. Выход синхронного детектора 14соединен совходом фильтра 16 нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом преобразователя 9 напряжение-емкость. Преобразователь 9 может быть выполнен, например, в виде последовательно сосоединенных преобразователя 17 напряжение-код (фиг. 2), дешифратора 18 и исполнительного устройства 19, содержащего цепи из последовательно соединенных клгочей 2Ь и конденсаторов 21 по числу выходов дешифратора 18. Принцип работы электропривода заключается в следующем. При подаче на первичные обмотки 2, 3 переменного напряжения, например, частотой 1000 Гц , от источника 8 в ин; кторном электродвигателе возникает вращающееся мвгтгатНое поле, как в любом асинхронном электродвигателе. Однако, несмотря на это, вращающий моментв индукторном электродвигателе возникает лишь в том случае, если вторичная обмотка шунтирована конденсатором, образуя резонансный контур, настроенный в резонанс с частотой источника 8.переменного напряжения. В соответствии с этим В исходном положении величина емкости преобразователя 9 устанавливается рав- tiovt расчетному значению при резонансе н-а частоте источника 8, причем суммарная величина емкости преобразрвателя 9 при работе электропривода может изменяться в пределах +40% от расчетного значения, что необходимо для перекры тия изменения резонансной частоты контура, обусловленного нестабильностью индуктивности соответствующей вторичной обмотки, суммарной емкости преобразователя 9, емкости конденсатора 11 и частоты источника 8. Конденсатор 11, имеющий емкость в несколько раз меньшую суммарной емкости преобразователя 9, подключается параллельно последнему через ключевой элемент 10 с частотой, определяемой генератором 15 (. фиг. 3), причем частота коммутации выбирается в несколько раз меньшей частоты источника 8, например, .160 Гц. За счет систематического переключения конденсатора 11 суммарная емкость резонансного контура, равная сумме емкостей преобразователя 9 и конденсатора 11 изменяется в неболь ших пределах с частотой 160 Гц. Также с частотой 160 Гц изменяется в неболь ших пределах резонансная частота резонансного контура. При этом, если резонансная частота контура совпадает с частотой источника.8 (фиг. За), то натфяжение на вторичной обмотке имеет постоянную амплитуду и управляющее напряжение U на входе преобразователя 9 отсутствует. В этом случае, если из-за разброса или нестабильности параметров резонанс.ног.о контура или частоты источника 8 резонансная частота { контура выше (фиг.. 36) или,ниже (фиг. Зв) частоты f У источника 8, на выходе контура возникает амплитудно-модулированное напряжение UR , Ug (фиг. 36, Зв), причем частота сягибающей равна частоте генератора 15, тоесть 160 Гц. В зависимости от направления отклонения частоты контура изменяется фа за огибающей напржкения Ug, а следовательно, и фаза напряжений на выходе амплитудного детектора 12, на выходе сглаживающего фильтра 13 и на выходе синхронного детектора 14, а также полярность напряжения J j на выходе филь тра 16 нижних частот. Напряжение воздействует на управляющий вход пре739701образоватепя 9. В зависимости от величины управляющего напряжения на выX оде преобразователя 17 напряжение-код образуется соответствующий код,на соответствующем выходе дешифратора 18 появляется напряжение, и, следовательно, подключаются соотвётствутощие ключи и конденсатор исполнитёЯьного устройства 19. При этом чем больше величина управляющего напраженйя , тем больше конденсаторов подключаются, тем больше суммарная емкость контура и тем ниже резонансная частота последнего. Таким образом, управляющее напр51жение , воздействуя на преобразователь 9, напряжение-емкость, изменяв ет резонансную частоту соответствующего контура в .сторону уменьшения рассогласования , и все три контура с обмотками 5, 6, 7 настраиваются в резонанс частотой источника 8. Пусковой момент электродвигателя достигает максимально возможного значения и сохраняет стабильность при изменении параметров резонансных контуров ii частоты пит ющего напряжения. Кроме того, моментный электропривод обладает высокой надежностью, сохраняя работоспособность при отказе любого из блоков резонансных контуров. Формула изобретения Моментный электропривод, например, . для гироскопических приборов, содержащий индукторный электродвигатель с первичаыми обмотками, подключенньши к источнику переменного напряжения, и вторичными обмотками, к каждой из которых параллельно подключен емкЬстнЬй блок, образуя резонансный контур, соединенный поспедовательно с амплитудным детектором, сглаживающим фильтром и синхронным .детектором, опорный вход которого соединен с низкочастотным генератором, а выход - со входом фильтра нижних частот, отличающийся тем, что, с целью увеличения пускового момента и повьпиения надежности, емкостной блок каждого резонансного контура выполнен в виде преобразователя напряисение-емкость, шунтированного дополните ьно введенной цепью из последовательно соединенных ключевого элемента и конденсатора, причем управляющий вход преобразователя напряжение-емкость соединен с выходом фильтра нижних частот, а вход клю-7739701.8

чевого элемента - с низкочастотным гене- Бесконтактные электрические маратором.шины, Сборник. Рига, ЗинатнеГ 1961,

Источники информации,2. Авторское свидетельство СССР

принятые во внимание при экспертизе 5 № 518058, кл. Н 02 К 26/00, 1976.

Lil

вып. 15, с. 138, 192,

чЗ®

I-JII-J

/9

I

гт

21

и

15

18

17

Фи.г

/rt L

I/

t5

a

и /u

f«-i /tt

d

Фаг. 5