Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме колебательного движения

 

Использование: в специальных электроприводах, где исполнительный орган совершает колебательные, вибрационные и возвратно-поступательные движения. Сущность: в устройстве управления двухфазным асинхронным двигателем в преобразователе частоты генератор соединен с делителем частоты с регулируемым и постоянным коэффициентом деления. В результате обмотки статора асинхронного двигателя запитываются переменными токами разной частоты, одна из которых получается умножением другой частоты на постоянный коэффициент. Стабильность колебания исполнительного органа определяется разрядностью счетчиков и достигает 0,01%. 2 ил.

Устройство относится к области электротехники, в частности к специальным электроприводам где исполнительный орган совершает колебательные, вибрационные и возвратно -поступательные движения.

Известно устройство [1] содержащее двухфазный двигатель со статором и ротором, статорные обмотки подключены к двум источникам переменного тока различной частоты. На роторе выполнены две обмотки, подключенные параллельно обмоткам статора. Однако использование двух силовых преобразователей частоты (генераторов) усложняет схему устройства. Использование же в качестве одного из генераторов напряжение сети невозможно, так как колебания будут иметь нестабильный характер поскольку частота сети нестабильна.

В устройстве [2] содержащем источник косинусно-синусного напряжения, поворотные трансформаторы, регуляторы фазы и амплитуды, двухфазный асинхронный двигатель, поддержание закона точности колебаний возможно в пределе 3 5% Точность воспроизведения заданного закона колебаний в этом случае определяется стабильностью вращения поворотных трансформаторов и нелинейные искажения в диапазоне частот 0,5 5 Гц достигают 20% Для низкочастотных колебаний, требующих высокой точности управления, эти недостатки тем более ощутимы [3] Наиболее близким по технической сущности является устройство для создания колебательных движений вала асинхронного двигателя с помощью преобразователя частоты [4] Устройство содержит источник переменного тока и преобразователь частоты, включающий в себя фазовый детектор, первый и второй делители частоты, преобразователь напряжение-частота, соединенный выходом со входами делителей частоты, входом с выходом фазового детектора, входы которого соединены с источником переменного тока и выходом первого делителя частоты, а выход второго делителя соединен с управляющим входом инвертора.

Выходная частота преобразователя изменяется пропорционально частоте сети. Точность поддержания частоты колебаний в этом случае не может быть лучше 1% что является недостатком этого устройства.

Предлагаемое устройство направлено на расширение эксплуатационных возможностей привода путем повышения стабильности частоты колебаний и расширения диапазона рабочих частот. Это достигается тем, что в него введены трансформатор, генератор опорной частоты, компаратор, делитель частоты с постоянным коэффициентом деления, делитель частоты с регулируемым коэффициентом, счетчик импульсов, делитель частоты с переменным коэффициентом, счетный вход которого соединен с выходом делителя с постоянным коэффициентом деления, а входом установки коэффициента деления с выходом счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к выходу делителя частоты с регулируемым коэффициентом деления, а вход разрешения счета через компаратор и понижающий трансформатор к обмотке возбуждения двигателя; вход делителя частоты с постоянным коэффициентом деления и счетный вход делителя частоты с регулируемым коэффициентом деления подключены к генератору опорной частоты; обмотка управления по цепи усилитель, фильтр, триггер соединена с выходом делителя частоты с переменным коэффициентом деления.

Сущность устройства поясняется блок-схемой, изображенной на рис. 1, где 1 источник переменного тока, 2 асинхронный двигатель с обмоткой возбуждения 3 и обмоткой управления 4; обмотка возбуждения подключена к источнику переменного тока 1. Выходные сигналы соответствующих блоков изображены на рис. 2. Схема управления двигателем состоит из трансформатора 5, компаратора 6, генератора опорной частоты 7, делителя частоты с регулируемым коэффициентом деления 8, делителя частоты с постоянным коэффициентом деления 9, счетчика импульсов 10, делителя частоты с переменным коэффициентом деления 11, триггера 12, фильтра 13 и усилителя 14; причем трансформатор 5 первичной обмоткой включен непосредственно в сеть, вторичная обмотка служит для питания схемы и соединена со входом компаратора 6, выход которого соединен со входом разрешения счетчика импульсов 10, на счетный вход которого подается частота с выхода регулируемого делителя частоты 8, счетный вход этого делителя, так же как и делителя 9 соединен с выходом генератора опорной частоты 7. Выход делителя 9 соединен со счетным входом делителя с переменным коэффициентом деления 11, переменный код задания (со счетчика импульсов 10) поступает на вход установки кода делителя с переменным коэффициентом деления 11, выход которого по цепи триггер 12 -фильтр 13 усилитель 14 соединен с обмоткой управления 4 двигателя.

Устройство работает следующим образом обмотка возбуждения 3 двигателя 2 запитывается от источника 1 током частоты сети f_c. Обмотка управления по цепи усилитель фильтр триггер подключена к делителю с переменным коэффициентом деления 11.

Выход генератора опорной частоты 7 соединен с входами делителей частот 8 и 9, первый из которых является делителем с постоянным коэффициентом деления n₁, второй с регулируемым n₂. Частота f₁, равная f₀/n₁ (f₀ частота генератора), с выхода делителя 8 поступает на счетный вход счетчика 10, работа которого определяется компаратором 6 (фиг. 2). Компаратор используется для определения промежутка времени, в течение которого идет счет импульсов частоты f₁. Результат работы счетчика число N, это количество импульсов частоты f₁ в каждом полупериоде (полпериода взято для высокой точности отслеживания изменения частоты сети) напряжения питающего обмотку возбуждения двигателя.

Число N является переменным коэффициентом задания (его переменность обусловлена нестабильностью частоты сети) для делителя с переменным коэффициентом деления, на счетный вход которого подается частота f₂, равная f₀/n₂, с делителя 9. В результате деления получим: То есть f₃ kf_c.

Коэффициент k зависит только от n₁, так как n₂ const.

Таким образом обмотки статора асинхронного двигателя при этом запитываются переменными токами разных частот, одна из которых получается умножением другой частоты на постоянный коэффициент. Частота колебаний вала при этом регулируется посредством изменения коэффициента умножения k.

Формула изобретения

Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме колебательного движения, содержащее асинхронный двигатель с обмоткой возбуждения, подключенной к источнику переменного тока, и обмоткой управления, подключенной к преобразователю частоты, отличающееся тем, что в преобразователь частоты введены трансформатор, генератор опорной частоты, компаратор, делитель частоты с постоянным коэффициентом деления, делитель частоты с регулируемым коэффициентом деления, счетчик импульсов, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, триггер, фильтр, усилитель, причем обмотка управления по цепи усилитель, фильтр, триггер соединена с выходом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, счетный вход которого соединен с выходом делителя с постоянным коэффициентом деления, а входом установки коэффициента деления с выходом счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к выходу делителя частоты с регулируемым коэффициентом деления, а вход разрешения счета через компаратор и понижающий трансформатор - к обмотке возбуждения двигателя, вход делителя частоты с постоянным коэффициентом деления и счетный вход делителя частоты с регулируемым коэффициентом деления подключены к генератору опорной частоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2