SU1601729A2 - Способ управлени однообмоточным двигателем колебательного движени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике, в частности к управлению электрическими машинами и может быть использовано при создании приводов компрессоров и насосов. Цель изобретени  - повышение стабильности величины рабочего хода подвижной части двигател . Способ управлени  однообмоточным двигателем колебательного движени  заключаетс  в том, что периодически измен ют пол рность питающего напр жени . При этом в каждом полупериоде изменени  питающего напр жени  прерывают питание обмотки двигател , после прекращени  тока обмотки измер ют ЭДС на обмотке, фиксируют момент изменени  ее знака и в этот момент включают питание обмотки напр жением противоположной пол рности, затем измер ют производную от ЭДС на обмотке двигател  и интервал времени между этими моментами, перемножают измеренные величины между собой, сравнивают полученное произведение с его эталонным значением и поддерживают их равенство путем регулировани  амплитуды питающего напр жени . 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к управлению электрическими машинами, в частности дл  безредукторного привода поршневых насосов и компрессоров и  вл етс  усовершенствованием изобретени  по авт. св. Ns 1398063.

Цель изобретени  - повышение стабильности величины рабочего хода подвижной части двигател .

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства , реализующего способ,- на фиг. 2 - временные диаграммы.

Способ управлени  однообмоточным двигателем колебательного движени  за- ключаетс  в том, что периодически измен ют пол рность питающего напр жени , при этом в каждом полупериоде изменени  питающего напр жени  прерывают питание обмотки двигател , после прекращени  тока обмотки измер ют ЭДС на обмотке, фиксируют момент изменени  ее знака и в. этот момент включают питание обмотки напр жением противоположной пол рности, измер ют производную от ЭДС на обмотке двигател  и интервал времени между этими моментами, перемножают измеренные величины между собой, формируют сигнал, равный эталонному значению произведени  указанных величин, сравнивают полученное произведение с эталонным и поддерживают их равенство путем регулировани  амплитуды питающего напр жени . Переключение пол рности напр жени  питани  двигател  в моменты достижени 

его подвижной частью крайних положений обеспечивает резонансный режим работы, а регулирование амплитуды питающего напр жени  позвол ет стабилизировать величину рабочего хода подвижной части двигател , что повышает КПД и стабильность рабочих характеристик систем в измен ющихс  услови х работы.

Устройство дл  питани  электродинамического двигател  привода колебательных систем содержит регул тор 1 посто нного напр жени  и подключенный к нему однофазный мост с 1слючевыми элементами 2-5 и шунтирующими диодами 6-9, к выходу которого подсоединена нагрузка - электродинамический двигатель 10 с дифференцирующим звеном 11 и датчиком 12 пол рности напр жени  на его клеммах, выход которого через блок 13 управлени  подключен к управл ющим входам формировател  14 сигналов управлени , дифференцирующего звена 11 и таймера 15, при этом выходы формировател  14 соединены с ключевыми элементами 2-5 и входом обратной св зи блока 13 управлени , выходы дифференцирующего звена 11 и таймера 15 подключены к входам перемножител  16., Управл ющий вход регул тора 1 соединен с выходом компаратора 17, входы которого подключены к выходам перемножител  16 и источника 18 эталонного напр жени .

Устройство работает следующим образом .

Однофазный мост обеспечивает преобразование посто нного напр жени  на выходе регул тора 1 в переменное пр моугольное с нулевой ступенью напр жение питани  электродинамического двигател  10 путем поочередного замыкани  ключевых элементов 2-5 по сигнала м Ua и UB калиброванной длительности (Т), заведомо меньшей половины периода собственных колебаний (То) автоколебательной системы возвратно-поступательного движени , с паузой между ними AT + Дг, Длительность Т задаетс  так, что до момента изменени  направлени  движени  подвижной части двигател  регул тор напр жени  отсоединен от его клемм и переходный процесс снижени  тока двигател  1дв (интервал Л Т) закончен.

Поочередное формирование сигналов управлени  однофазным мостом (Ua и UB) начинаетс  по командам блока 13 в моменты изменени  пол рности ЭДС обмотки двигател , которые соответствуют крайним положени м его подвижной части и фиксируютс  по изменению пол рности сигнала на клеммах двигател  при отсутствии питающего его напр жени  (нулева  ступень), блоком 13 с помощью выходного сигнала Уд датчика 12 пол рности. Выходной сигнал Uy блока 13, подаваемый на управл ющие входы формировател  14, дифференцирующего звена 11 и таймера 15, имеет форму короткого импульса положительной или отрицательной пол рности в зависимости от направлени  изменени  пол рности ЭДС

обмотки двигател  и соответственно выходного сигнала Уд датчика 12, повтор ющего пол рность сигнала на клеммах двигател  Удв. Пол рность управл ющего импульса Uy определ ет один из двух выходов формировател  14, на который поступает его сигнал, что исключает нарушение очередности замыкани  ключевых элементов моста.

Одновременно с сигналами управлени  однофазным мостом ни выходе формировател  14, независимо от пол рности выходных импульсов блока 13, начинаетс  формирование сигналов обратной св зи Uoc калиброванной длительности (Т+ Ас), в течение которой изменени  пол рности сигнала

на клеммах двигател  блоком 13 не фиксируютс . Интервал А t должен выбиратьс  из услови :

30

-Т

которое исключает вли ние переходного процесса выключени  двигател  на работу устройства и обеспечивает включение соответствующих ключевых элементов 2-5 моста при крайних положени х подвижной части двигател .

В эти моменты дифференцирующим звеном 11 и таймером 15 измер ютс  производна  от ЭДС на обмотке двигател  и интервал времени между этими моментами, перемножителем 16 измеренные величины перемножаютс  между собой, компаратором 17 полученное произведение сравниваетс  с сигналом, равным эталонному значению произведени  указанных величин , от источника 18 эталонного напр жени , и выходной сигнал компаратора поступает на управл ющий вход регул тора

1 напр жени  питани  двигател .

При формировании напр жени  питани  электродинамического двигател , например , в интервале от О до То/2 (фиг. 2) управл ющим сигналом Ua формировател 

14 в течение времени Т открыты ключевые элементы 2 и 5, и регул тор 1 напр жени  оказываетс  подключен соответствующей пол рностью к клеммам двигател  10. Под действием приложенного напр жени  Упит

в обмотке двигател  протекает ток 1д8, который , взаимодейству  с магнитным полем возбуждени , создает электромагнитную силу, привод щую в движение подвижную часть двигател .

В момент времени ti, соответствующий моменту окончани  сигнала Ua, ключевые элементы 2 и 5 закрываютс . Энерги , запасенна  индуктивностью обмотки двигател , в течение времени АТ переходного процесса его выключени  (до момента ta) рекуперируетс  в питающую цепь в виде спадающего тока 1дв через шунтирующие диоды 7 и 8. Напр жение на клеммах двигател  (Unep) при этом дважды (в моменты ti и t2 начала и окончани  переходного процесса) мен ет свою пол рность. Сигналы об этом с датчика 12 пол рности блоком 13 управлени  не фиксируютс  (импульсы Uy, фиг. 2, показанные пунктирными лини ми), поскольку последний блокирован сигналом обратной св зи Uoc формировател  14 до момента гз, перекрывающего врем  переходного процесса АТ.

В момент времени t2 ток двигател  спадает до нул . Поскольку подвижна  часть двигател  продолжает движение в магнитном поле возбуждени , на интервале А г он работает как генератор, пол рность ЭДС обмотки которого е повтор етс  выходным сигналом датчика 12, а момент t4 ее изменени , соответствующий крайнему положению подвижной части двигател  фиксируетс  блоком 13.

Под воздействием импульса управлени  Uy в момент времени t4 на выходах формировател  14 по вл ютс  сигнал UB открыти  ключевых элементов 3 и 4 и сигнал обратной св зи Uoc дл  блока 13. Пол рность подключени  регул тора напр жени  к клеммам двигател  оказываетс  противоположной и его подвижна  часть начинает движение к другому крайнему положению. Таким образом обеспечиваетс  фиксаци  моментов достижени  крайних положений подвижной частью электродинамического двигател  и подключение в эти моменты питающего напр жени  к клеммам двигател  с поочередно измен ющейс  пол рностью. Произведение измеренных в этот же момент t4 величин производной от ЭДС на обмотке двигател  (em ) и интервала времени между началами соседних полупериодов питающего напр жени  (То/2) поддерж /заетс  посто нным путем регулировани  амплитуды питающего двигатель напр жени  под воздействием выходного сигнала компаратора 17 на управл ющий вход регул тора 1 посто нного напр жени .

Поддержание заданной величины указанного произведени  при любых услови х работы позвол ет стабилизировать на заданном уровне величину рабочего хода по- движной части двигател , котора  в соответствии с математическим выражением закона электромагнитной индукции

.Vm

оказываетс  пропорциональной этому про- изведению, определ  сь соотношением

с - о Em I о . TO

В

где Еш - амплитуда ЭДС (движени ) на обмотке двигател , закон изменени  которой во времени имеет вид:

е EmSlnurt,

9

а производна  в момент изменени  знака ЭДС равна ее амплитуде

25 ei EmCosGrt | ал л:

Е

;т

В - магнитна  индукци  в рабочем зазоре магнитной системы двигател ; i - длина обмотки двигател ;

30 (y-максимальна  величина скорости подвих .ной части двигател ;

S/2 - амплитуда рабочего хода подвижной части двигател ;

ш 2л: /То - кругова  частота собствен- 35 нь1х колебаний системь.

Регулирование амплитуды напр жени  питани  двигател  позвол ет измен ть амплитуду ЭДС на его обмотке (Em) и поддерживать тем самым неизменными величины 40 указанного произведени  и рабочего хода подвижной части двигател .

Процесс формировани  напр жени  питани  электродинамического двигател  в интервале времени от То/2 до То аналогичен 45 описанному, и далее все процессы в схеме периодически повтор ютс .

Предлагаемый способ управлени  повышает по сравнению с известным стабильность величины рабочего хода подвижной 0 части однообмоточного двигател  привода колебательных систем и способен обеспечить ее с требуемой точностью, повыша  стабильность рабочих характеристик систем , благодар  поддержанию заданной ве- 5 личины произведени  амплитуды ЭДС на его обмотке и длительности полупериода

собственных колебаний системы в широком диапазоне изменений нагрузки, напр жени  источника питани  и условий окружающей среды.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ управлени  однообмоточным двигателем колебательного движени  по авт. св. № 1398063, отличающий с-  тем, что, с целью повышени  стабильности величины рабочего хода подвижной части двигател , измер ют производную от ЭДС

   на обмотке двигател  в моменты изменени  знака ЭДС и интервал времени между этими моментами, перемножают измеренные величины между собой, сравнивают полученное произведение с его эталонным значением и поддерживают их равенство путем регулировани  амплитуды питающего напр жени .