Электропривод Советский патент 1980 года по МПК H02K29/03 H02P8/00 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД

.«Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в бесконтактных электроприводах систем автоматики, в частности шаговых эпектроприводах. Иэвест11ы устройства дпя управления шаговыми движителями, содержай1ее фо{ мироватепь питания, блок контроля обратной связи и датчик обратной , причем датчик обратной связи выполнен в виде диодов, шунтирующих фазы двигателя, и общет о для них резистора 1. Однако данный способ получения o6pai ной связи может быть применен только в электроприводах с однополярной коммутайной фаз. Кроме того, контроль скорости и угла поворота осуществляется непостоян но и сопровождается высоким уровнем помех. Наиболее близким к изобретению по технической сутдности и достигаемому результату является электропривод, содержащий m -фазный преобразователь питани с числом выходов силового тока и 6 числом входов дпя подключения обратной свяэи равнь&л числу фаз, m эпектродаигатепь, в провода питания которсго включены блоки контроля обратной связи, выполненные с использованием трансформаторов тока, который создает на резисторе парение напряжения, пропорциональное току статора 2. Но в сигнале обратной связи при этом имеется значительны процент помех, обусловленный действием ЭДС семоиндукцин, взаимоиндукции и напряжения питания, это приводит к значительному ухудшению точности регулироввеиия и качества контроля. Целью изобретения является повышение точности регулирования. Это достигается тем,что эпектропр вод снабжен имитатором статора, элементы которого включены в т -фазный многоугольник, а трансформаторы тока снабжены дополнительными первичными обмотками, причем концы дополнитвльньге первич ibix обмоток соединены с началами первичных обмоток трансформаторов тока и подключены ; , .,3 -7 к соответствующим выходам преобразоватет впя, а начала дополнительных первтных обмоток подключены к соответствующим фазам $л итатора статора начала и кониы вторичных обмоток трансформаторов тока подключены к соответствующим входам дпя подкточе ния обратной связи в преобразоватепе питания. При этом имитатор статора может быть выполнен на резисторах и индуктив костях или на резисторах. В случае выполнения имитатора статора на резисторах электропривод снабжается импульсными трансформаторами и резисторами по . числу фаз, причем начала первичных и вторичных обмоток импульсных трансформаторов соединены с началами вторичных обмоток трансформаторов тока, первичные обмотки импульсных трансформаторов coeдинены последовательно с резисторами и подключены параллельно вторичным обмотком трансформаторов тока, а концы вторичных обмоток импульсньгх трансфо маторов подключены к соответствуюшим входам для подключения обратной связи в преобразователе питания. На фиг. 1 приведена принципиальная схема электропривода для общего случая на фиг. 2 показан имитатор статора, . выполненный на резисторах и индуктивноетях; на фнг. 3 приведена принципиальная схема электропривода, в котором имитато стачвра выполнен на резисторах. Электропривод m -фазный преобразователь питания 1, выполтенный по мостовой схеме, блок контроля обрапной связи, выполненный, например, на трансформаторах тока 2, 3 и 4 m -фаэный электродвигатель 5, имитатор статора 6, Первичные обмотки 7, 8, 9 транс форматоров тока 2, 3, 4 подключены к вы ходам m-фазного преобраэс ателя питания поспедовательно с фазами статора двигателя. 1О, И, 12 имитатора статоpia подключены пар(аплельно соответствующим статора штектродвигателя через допотмительиые первичные обмотки 13, 14, 15 трансформаторов тока, причем первичные обмотки каждого трансформатора тока соединены с выходе / преобразователя питания ражюименными концами. Вторичные обмотки 16, 17, 18 трансфорШторОв тока соединены с ccJOTBetcтвук пшмн входами для подключения обратной связи а преобразователе питания. Фазы имитатора б могут быть выполиюны как последовательно соединенные индуктивности 19, 20, 21 и резисторы 22, 23, 24 (см. фиг. 2). 8 На фиг. 3 фазы имитатора статора вы полнены на резисторах 25, 26, 27. Здесь между выходом каждого трансформатора тока и входом преобразователя питания включены импульсные трансформаторы 28, 29, ЗО. Одноименные концы первичных обмоток 31, 32, 33 и вторичных обмоток 34, 35, 36 подключены к одному из кон1ЮВ вторичных обмоток 16, 17, 18 соответствующего трансформатора тока. ПерА вичные обмотки импульсных трансформаторов соединены последовательно с резисторами 37, 38, 39. Устройство работает следующим обр, зом. При вращении ротора двигателя по фазам статора и обмотки 7, 8, 9 протекает ток, определяемый уравнением и L А, б ч dt и - напряжение питания; Т - акт ивное сопротивление обмот ки двигателя} L. - индуктивность обмотки двигателя;е - ЭДС вращения, пропорциональная скорости ротора. В этом уравнении для простоты опущено слагаемое, соответствующее ЭДС самоиндукции н взаимоиндукции. Индуктивность обмоток 7, 8, 9 мала по сравнению с индуктивностью двигателя, поэтому ею можно пренебречь. Таким образом, ток, про хошш ий по обмоткам 7, 8, 9, соответсрвует составляющим от напряжения питания, ЭДС саМоиндукшти, взаимоиндукции и ЭДС вращения. Соответственно по обмоткам 13, 14, 15 и последовательно соединенным с ними фазам 10, 11, 12 имитатора статора проходит ток, который определяет ся уравнений и «+ ь де , -активное сопротивление . фазы имитатора: -индуктивность фазы имитатораыбираются из расчета, чтобы ток по о&откам 13, 14, 15 соответствовал сосавл5ап(йиим тока от напряжения питания, ДС самоиндукции и взаимоиндукции, проошЕцего по обмоткам 7, 8, 9. Таким бразом ток, проходящий по обмоткам 3, 14, 15, определяется напряжением итания, ЭДС самоиндукции и взаимоинукции, составляющая ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции, составляющая ЭДС вращения отсутствует, так как имитатор статора представляет собой статическое устройство, в котором кет ротора и, сп&доватепьно, потокосцеппення, обеспечивакк щего ЭДС вращения. Токи в обмотках 7, 8, 9 и 13, 14, 15 создают намагничивающие силы, намагничивающая сила обмоток 7, 8, 9 больше намагничивающей силы обмоток 13, 14, 15 на величину соетавляющей от ЭДС вращения обмотки 11. Так как обмотки включены встречно, то намагничивающие силы и соответственно потоки вычитаются и результирующий поток в сердечнике обусловлен только составляющей от ЭДС вращения, поскольку составляющие от напряжения питания ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции уничтожа- ются, компенсируя друг друга. Результкрующий поток наводит во вторичной обмсуг-. ке 16, 17, 18 электродвижущую силу, которая определится только ЭДС вращения; сигнал со вторичных обмоток 16, 17, 18, свободный от помех, поступает на вход преобразователя питания В устройстве, показанном на фиг. 3, сопротивления фаз имитатора статора берутся такими, чтобы число ампервитков обмоток 7, 8, 9 было равно числу ампервитков обмоток 13, 14, 15 и намагничивающие силы от напряжения питания, создаваемые этими обмотками, компенсировались. Для устранения оставшейся помехи от ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции, которая накладывается на сигнал от ЭДС вращения, здесь применен метод вольтодобавки, - -реализованный на импульсных трансформаторах 28, 29, ЗО. Напряжение с втори- ных обмоток 16, 17, 18 трансформаторов тока приложено к последовательно соединенным первичным обмоткам 31, 32, 33 импульсных трансформаторов и резисторам 37, 38, 39. Первичные обмотки 31, 32, 33 импульсных трансформаторов рассчитьюаются таким образом, чтобы часть входного сигнала, соответствующая ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции и возникакяцая в начале сигнала, передавалась во вторичные обмотки 34, 35, 36 с наименьшими искажениями. Так как импульсные трансформаторы рассчитаны на длительность импульса, соответствующего ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции, та по окончании этого импульса трансформатор переходит в насьщхение и остальная часть сигнала, соо-г- ветствующая ЭДС вращения, во вторичные обмотки не трансформируется. Поскольку 74 86 вторичные обмотки 34, 35, 36, импульсных трансформаторов включены в качест ве вольтодобавки, сигнал, возникакяций на этой сймотке и сортветствуюпшй HKfпулъсу от ЭДС самоиндукщ1И, вычитаегся на сигнала на вторичных обмотках 16, 17, 18 трансфо{ж аторов тока и компенсирует импульс от ЭДС самоиндукции, во&никакнций на этих обмотках. Таким образом на вход преобразователя питания поступает сигнал, в значительной мере свободиый от помех., (помехи в этом сигнале составЛ5Пот порядка 12%). Следует ртм& тить, что сигнал обратной связи в предлагает 1сзм устройстве может быть снят как с фаз, находящихся поД током так и с обесточенных фаз. Возможность введения импульсного регулирования и отсутствие помех (в схеме на фиг 1, 2) в сигнале обратной связи расширяет сферу примен ния устройства и делает регулирование точньш. Недостатком схем на фиг. 1, 2, реализующих данное устройство, явл ются значительные габарить индуктивноотей имитатора.статора. Схема устройства, приведенная на фиг. 3, за счет выполнения имитатора статора на резисторах имеет незначительные габариты и большую экономичность. Тшсим образом использование данного устройства.позволит проектировать конст руктивно простые и компактные электроприводы для систем автоматики, где тр&буется повышенная точность регулирования. Формула изобре те ния 1. Электропривод, содержащий m -фаэный преобразователь питания с числом выходов силового тока и с числом входов дл.я подключения обратной связи, равным числу фаз, m -фазный электродвигатель. проводе питания которого включены блоки контроля обратной связи, выполнанные с использованием трансформаторов тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, он снабжен имитатором статора, элементы которого включены в т аэный многоугольник или звезду, а трансформаторш тока снабжены дoпoлнитвльнь ми первичными обмотками, причем концы дополнительных первичных обмоток совданены с началами первичных обмоток траие форматоров тока и подключены к соответствующим выходам преобразователя питаmOf а начала дополнитепьшлх первичных подключены к соответствзгкядим фазам имитатора статора, начала и коноы вторичных обмоток трансформаториов тока нодключеиы к соответствующим входам для яодключешш обратной связи в преобразователе питания.

2, Электропривод по п. 1, отличающийся там, что имитатор статора состоит sra резисторов и 1яндуктивностей,

. 3. Электропривод по п. 1, о т п и ч. а ю и и и с я тем, что он снабжен голнульсными трансформаторами и резисторами по числу фаз, а имитатор статора состоит иэ резисторов, причем йачапа первич ныл и вторичньтх оёмоток импульсных трансфОЕ аторов соединены с началами вторичных

обмоток трансформаторов тока, первичные обмотки импульсных трансформаторов соединены последовательно с резисторами и подключены параллельно вторичньпу обмо-ркам трансформаторов тока, а кониы вторичных обмоток импульсньвс тpaнcфqpмa торов подключены к соответствующим входам для подключения обратной связи в преобраз ателе питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Синхронные приводы под ред. Чиликина М. Г. (Биб-ка по автоматике, г вып. 269 Электроприводы с попупроводниксжым управлением). М. у Энергия, 1967, с. 18.