Моментный вентильный электродвигатель

 

ИЗОБРЕТЕНИЕ ОТНОСИТСЯ К ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ И МОЖЕТ БЫТЬ ИСПОЛЬЗОВАНО В ПРЕЦИЗИОННЫХ СЛЕДЯЩИХ СИСТЕМАХ. ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - УПРОЩЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ. С ЭТОЙ ЦЕЛЬЮ В МОМЕНТНОМ ВЕНТИЛЬНОМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 5 ВЫПОЛНЕН С ВОЗМОЖНОСТЬЮ РЕАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИИ F<SB POS="POST">1</SB>(*98M<SB POS="POST">0</SB>)=2/3 √3 (√3+TGΘ)I<SB POS="POST">Q</SB> , а функциональный преобразователь 11 реализует функцию F<SB POS="POST">2</SB> (*98M<SB POS="POST">0</SB>)=2TGΘ(√3 +TGΘ), где μ<SB POS="POST">0</SB> - сигнал управления, соответствующий требуемому электромагнитному моменту

I<SB POS="POST">Q</SB> - поперечная составляющая тока якоря

Θ - угол сдвига между осью МДС обмотки якоря и поперечной осью ротора - индуктора 2, при этом μ<SB POS="POST">0</SB>=P<SP POS="POST">.</SP>I<SB POS="POST">Q</SB>/2(ψ<SB POS="POST">M</SB>+√ψ<SP POS="POST">2</SP>+4(L<SB POS="POST">D</SB>-L<SB POS="POST">Y</SB>)<SP POS="POST">2.</SP>IG<SP POS="POST">2</SP>), а TGΘ=2(L<SB POS="POST">D</SB>-L<SB POS="POST">G</SB>)<SP POS="POST">.</SP>IG/(ψ<SB POS="POST">M</SB>+√ψ<SP POS="POST">2</SP>+4(L<SB POS="POST">D</SB>-L<SB POS="POST">G</SB>)<SP POS="POST">2.</SP>IG<SP POS="POST">2</SP>, где P - число пар полюсов

ψ<SB POS="POST">M</SB> - максимальное потокосцепление фазы статора с потоком индуктора

L<SB POS="POST">D</SB>, L<SB POS="POST">G</SB> - индуктивности фаз обмотки 1 якоря по продольной и поперечной осям. 1 ил.

Ф

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ 4..= РЕСПУБЛИК ч (;!),! Н 02 К 29/06, fI 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCNOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИРМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4214099/24-07 (22) 20.03.87 (46) 15.07,89. Бюл. If 26 (7?) Ю,A.Aôàïàñüåâ и Н.A.Èâàèoâ (53) 621.313,13,014.2:621,382 (088.8) (56) Столов Л.И. и др. Авиационные моментные двигатели. И.: Машиностроение, 1979, с. 77-80.

Авторское свидетельство СССР

К- 186019, кл. Н 02 P 6/О?, 1963, Авторское свидетельство СССР

hÐ 1275680, кл. F, О? К 29/06, 1985. (54) MOMEIITHhN РЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВ!1ГАТ1Л Ь (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано I3 презиционных следящих системах. 1!ель изобретения — упрощение электроднигателя. С этой целью в моментноМ

Изобретение относится к электротехнике, н частности к электроприводу с неограниченным углом поворота, и может быть использовано н прецизионных следящих сис темах, Целью изобретения является упрощение электродвигателя.

На чертеже изображена функциональная схема моментного вентильного электродвигателя.

Вентильный электродвигатель содержит с гатор с трехфазной обмоткой

1 якоря, явнополюсный ротор-индуктор 2, модулятор 3, трехфазный датчик 4 положения, ротор которого механически связан с ротором 2 электродвигателя, а цепь питания соеди„„SU„„1494156 А 1

2 вентильном электродвигателе функциональный преобразователь 5 выполнен с возможностью реализации функции

f,(И,) = 2/3 !3 (!3 + tg8) ig, а функциональный преобразователь 11 реализует ф:-нкцию f<(M ) = 2tg8(43 + tg9), где M, — сигнал управления, соответствующий требуемом9 электромагнитному моменту, i — поперечная составляющая тока якоря, 8 — угол сднига между осью MJI0 обмотки якоря и поперечной осью ротора-индуктора

2, и и этом И = Р 1 /2(g,„+

+ gi + 4(Ь 11, )2 ° i 2) а tgg = — 2(L< — Lii 1, i(y „+@+4 Lp-Lq) i где P — число пар полюсов; („, — максимальное потокосцепление фазы статора с потоком индуктора; Т,1, Lq, — индуктивности фаз обмотки 1 якоря по продольной и поперечной осям. 1 ил. нена с выходом модулятора 3. Вход модулятора 3 подключен к выходу первого функционального преобразователя

5. Входы фазочунствительных выпрямителей 6 соединены с выходами датчика

4 положения. Выход, и-го фазочунствительного выпрямителя 6 подключен к первому входу и-ro блока 6 умножения и первому входу и-го сумматора 8. Выход и-го сумматора 8 подключен к первому входу и-го усилителя 9 тока, выход которого подключен через соответствующий датчик 10 тока к зажиму и-й фазы обмотки 1 якоря. Вторые входы блоков 7 ум. оженил объединены и подключены к ныхопу второго функционального преобразователя 11.

1494156

-U, s in I», s in (д t, (3) 10 где Я вЂ” частота питающего напряжения; (6 — угол поворота ротора, эл.рад.

Эти напряжения поступают на входы

15 фазочувствительных выпрямителей 6, на входах которых образуются напряжения где M о сигнал управления, соответствующий требуемому злектро20

MnI.»Il I ному мсмеиту; попере иная составляющая cIIcтемы токов якоря; угол сдвига между осью ГДС обмотки якоря и поперечной осью ротора- индуктора 2 в электрических радианах, прп уравнении связи (4) 4(Т. -Т, ) 2 i2 ) 30 Д (2) 2(Lg — Lg) L) 2.12

35 где током индуктора, 1.,1, ) — HIIJI+IC TIIB HOC TII фаэ обмот- ки якоря соответственно

40 по продольной и поперечной осям, а вторые зажимы фаз обмотки якоря 1 объединены.

Моментный вентильиый электродвигатель работает следующим образом.

На входы функциональных преобразователей 5, 11 подается сигнал, пропорциональный требуемому электромагнитному моменту М,, На выходе

50 функционалт нот о преобразователя 5 — ° I sin(g — 8 );

3 получается сигнал -- — (Т3 + р9)1

3 3 55

П, поступающий на модулятор 3. На

1 его sыхоле получается переменное напряжение, иитан>щ е обмотку возбужпс2 . 4»

I 81п(М -9 — --)

3 " 3

Входы первого 5 и второго 11 функциональных преобразователей объединены и являются входом управления. Выход п-го блока 7 умножения подключен к второму входу (и- 1) -rn сумматора 8.

Первый 5 и второй 11 функциональные преобразователи выполнены с возможностью реализации соответственно функций р — число пар полюсов, — максимальное нотокосцеппенис фазы статора с пония датчика 4. На выходных фазах датчика 4 возникают напряжения

2 »

-U sin(e6 — — ) singt

< 3

47

-U sin(t4 — — ) singt

I 3

2»

-U sinI»! -U в1п(с6 — --) 3

4 »

-U s in (cL — --) l 3 поступающие на входы блоков 8 суммирования °

На выходе функционального преобразователя 11 получается напряжение связанное с углом 0 между осью Г ДС обмотки якоря и поперечной осью ротора-индуктора 2, которое поступает на входьl блоков 7 перемножения, на вторые входы которых подаются напряжения (4). На выходах блоков перемножения получаются напряжения

4 4 .. 2» 1 sing 1 sin(oL- -)

3. 3 3 3

4 .. 4»

sin(aL, — — ), 3)3 поступающие на вторые входы блоков 8 суммирования соответственно каналов

С, А, В. Здесь i — продольная составляющая система токов якоря. На выходах блоков 8 суммирования образуются сигналы

2 . 2»

3 (5) 14941 при заданном значении электромагнит5 ного момента. Здесь 1,„ — амплитуда системы стлторних токов

I = i2 +

tg9= i /i

10 отку)(а (10) 15.о Д = -n.о

"в в,о с с (6) 25.ог д в р

1 ((I)(i,+(1 g — I- ) I i q) = ()=««t (7) (2/3(I ° cos < — ) sin()(.), 30

2/3(i, cos(оС вЂ” --)-i sin(< — —,Q (8) в () 3 S 3 .о . 4 . 4 l

2/3(i соя(М- --)-i sin(()).- --)) .

3 3

35 соответствующих минимуму электрических потерь в обмотке стлторл и получению требуемого электромагнитного момента, р — число плр полюсов электродвигателя. 11оследние три уравнения 40 в теории обобщенной электрической машин(1 и соответствуют ну)(евому току

«е нулевой (1)лз»).

Соотношения (6) †(8) сводятся к следующим условиям ких потерях.

Ф о р м у л а и з î б р е т е и и я

55 (9) являющиеc)1 оптимальными значениями .о .о

TOtuOB 1 д, 1 В, 1 ИЗ, СХ(ОВИЯ МИНИМУ мл электрических потерь в обмотке

Нл выходах усилителей 9 токов сравнинаются оптимальные и действи.о .о тельные токи 2 „, „, 2 о, пРоиоРЦиональные им сигналы поступают с выходов датчиков 10 тока, Усилители 9 токов подают на фазы обмотки статорл 1 напряжения, обеспечивающие вы, полнение равенства

Соотнощения (1), (?), (5) получают из условий;

j2 .(. j 2 )(),-) (1

P(I1) i +(I. -L i4 i = Мо = const.

Фун кция л грлнжл и условия ее

СтЛЦИОНЛРНОСтн ПО )с) 2. ИМЕЮТ В11Д

Р() (7() j2 + 2 )р(u) +j(. - 1 )(iu), .д

2 +Л(1.— I ) „— 0, 2i)+ 1i)(tt,+(I.„-1. ) i) ) =0, 56 6 где 1, I, — индуктивности флз статоа рл по прод. льной и поперечной осям; 1) — множитель Лагранжа.

Исклн)чая его из равенства (9), получаем

1 (1, — 1, )12 +I) 1 — (1, -1, )12 = 0

2((. л — I.uu i

З (ii u,Ãè1 + 4(L — )1, ii. ч Г г (1 + (1

Положим, tI; g = ) /i(, тогда равенства (8) принил)лют вид (5), а из равенства (10) вит()кает р IBcHcTBQ (3) . Равенство (2) получается подста- новкой выражения (10) в выражение (7) .

Функция (1) не имеет явных аналит)ьческих нырлжоний. Поэтому целесообрлзно их элтлбулировать, задаваясь произвольны."1 значениями тока с), и определяя по формуле (2) соотнетствУюЩие значенил с1о lt CI;9. ПолУченные таблицы используются при настройке функциональных преобразователей 5,11.

Использование в каждом канале сигнала одного соседнего канала для формирования оптимального значения тока позволило применить блоки суммиронания с двумя входами вместо трех.

Сумма токов (5) равна нулю, что позволяет соединить фазы обмотки якоря в звезду с изолированной нейтралью.

Таким образом, благодаря изменеHlt)(: функций, реализуемых функциональными преобраэовате(1ями 5, 11, и соединению вторых зажимов фаз обмотки якоря в изолированную нейтраль, обеспечивается упрощение схемы моментного вентильного электродвигателя при сохранении высокой стабильности момента и минимальных электричесИоментный нентильный электродвигатель, содержащий статор с трехфаэной обмоткой якоря, одни выводы фаз . которой объединены, яннополюсный ротор-индуктор, модулятор, трехфаэный1 датчик положения, ротор которого механически связан с ротором элект1494156 роднигателя, л цепь питания <.Оединенл с выходом моду !ятора, вход ко— торого подключен к выходу первого функционального преобрлэонлтеля, три фазочувствительных выпрямителя, 2ty. 6

f (M) l o

43 - tge входы которых соединены с выходами датчика положения, выход и-го Алзочувстнительного выпрямителя поп; ключеи к первым входам и-го блока где М вЂ” сигнал управления, соото ветствующий требуемому

1О умножения и и-го сумматорл, выход которого подключен к первому входу и-го усилителя тока, выход которого подключен через соответствующий длтчик тока к другому выводу и-й фазы обмотки якоря, второй n>.», электромагнитному моменту; поперечная состлнляющая системы токов якоря; угол сдвига между осью

ЩС обмотки якоря и поперечной осью ротора-индуктора в электрических радианах, при уравнениях связи, и-го усилителя тока подключен 1. f;f fI ходу и-го датчика TDK;l> вторы»

ВХОДЫ блОК ОВ умн Оже н11Я О бь»>! I if i »111 1 11 подключены к выходу второго Аун!1 цнонлльного преобразователя, входы первого и второго Аункционл:if,i!fix преобрлэовлтелей объед1шены !! являют" ся входом управления, л выходь! перного, второго, третьего блоков умножения подключень! к второму входу соответственно третьего, первого, второго суммлторон, о т л и и л ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения, первый и второй функциональные преобразователи в1,!Ио .Инень! с 1! !э!1Ожностью реализлц!Ии ссответстн! нно функций

11 = ---((!! + y 2 + 4(1. -1 ) j2)

Pin

0 2 м м "1

25 где P число пар полюсов; — максимальное потокосцепление фазы статора с потоком индуктора;

1, 1, I. — Индуктивности фаз обМОТКИ ЯКОРЯ C00TDE.TCT венно по продольной и поперечной осям, 30

Состав!!тель И.Иванов

Техред Д.Кравчук

Корректор M.Васильева

Редактор О.Спесивых

Заказ 4124/52 Тираж 646 Подписное

ВН1111ПИ Государственного комитета по изобретениям И отМрытиям при ГКНТ СССР

113035, Мс сква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издлтельск!гй комбинл! "11лтент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101