Двигатель сквт


СКВТ: Обработка сигналов

СКВТ: Обработка сигналов

Н.В. Клиначев

Для обработки сигналов резольвера или синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ) разработано несколько методов. Они отличаются погрешностями и сложностью реализации. Можно назвать три причины появления погрешностей. Первая – напряжение смещения нуля устройств (усилителя согласования уровня, УВХ, АЦП) в каналах обработки сигналов. Вторая – нелинейная характеристика перемагничивания магнитопровода сердечника резольвера, вызывающая появление третьей гармоники в ортогональных сигналах. Третья – чистое запаздывание на половину периода опорного генератора, влияющее на угол коммутации.

Метод прямого преобразования

Представленная на чертеже 5 модель позволяет ознакомиться с наиболее простым методом (метод прямого преобразования), основанным на обработке выборок мгновенных значений ортогональных напряжений получаемых синхронно. Этот метод не компенсирует ни одну погрешность из перечисленных. ...

Не забывайте останавливать вычислительный процесс для моделей ...

Демодуляция сигналов резольвера прямым преобразованием их мгновенных значений

Метод следящего преобразования

Рабочие файлы: [Си-код для редуктосина]

Метод следящего преобразования предполагает наличие в демодуляторе сигналов резольвера следящего контура фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), т.е. специализированной системы автоматического регулирования, которая способна вести сопровождение входного сигнала по фазе, подстраивая до совпадения фазу собственного управляемого генератора (ГУН) ...

Демодуляция сигналов редуктосина / резольвера / СКВТ с помощью следящего контура ФАПЧ

...

Ошибки следящего контура ФАПЧ демодулирующего сигналы датчика положения ротора

Оценка влияния ошибки интегральных преобразователей угол-код на электроприводы с вентильными двигателями

Привод может поддерживать постоянную скорость вращения – $ω_{дв}(t)=\const$, разгонять инерционные массы с постоянной скоростью – $ω_{дв}(t)=V·t$, реже – с ускорением – $ω_{дв}(t)=E·t^2/2$. Это типовые режимы движения. Поэтому ошибку интегральных преобразователей угол-код, обрабатывающих сигналы СКВТ или ЛДТ, принято характеризовать составляющими ряда Тейлора – коэффициентами ошибки.

Интегральный преобразователь угол-код – это специализированная система автоматического регулирования – следящий контур фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), способный вести сопровождение входного сигнала (вектора выходного напряжения СКВТ) по фазе, подстраивая до совпадения фазу собственного управляемого генератора. Эта система характеризуется астатизмом первого порядка и коэффициентами ошибки, вычисляемыми по формулам:

$c_0 = 0$,   $c_1 / 1! = x / V = 1 / K_v = T_i / K_p$.

где: $c_0$ – коэффициент ошибки для постоянной составляющей во входном сигнале, $c_1/1!$ – коэффициент ошибки для составляющей входного сигнала меняющейся с постоянной скоростью, $x$ – ошибка системы, $V$ – скорость входного сигнала, $K_v$ – добротность системы по скорости, $T_i$ – постоянная времени ПИ-регулятора контура ФАПЧ, $K_p$ – коэффициент усиления пропорционального канала ПИ-регулятора контура ФАПЧ.

Микроконтроллер, контролирующий состояние силовых стоек полупроводникового моста, на каждом такте управления обращается к микросхеме преобразователя угол-код и получает информацию о текущем положении вала двигателя. Но этот же микроконтроллер, формируя напряжение на двигатель и измеряя потребляемый им ток, может вычислить скорость вала. И, при обращении к преобразователю, может передать ему оценку скорости. В этом случае порядок астатизма преобразователя угол-код может быть увеличен на единицу методом комбинированного управления. В результате коэффициенты ошибки следящего контура ФАПЧ будут определяться формулами:

$c_0 = 0$,   $c_1 / 1! ≈ 0$,   $c_2 / 2! ≈ x / E = 1 / K_e = \sqrt(T_i / K_p) · dT$.

где: $c_2/2!$ – коэффициент ошибки для составляющей входного сигнала меняющейся с постоянным ускорением, $E$ – ускорение входного сигнала, $K_e$ – добротность системы по ускорению, $dT$ – период обновления оценки скорости для следящего контура преобразователя угол-код.

Таблица 1. Коэффициенты ошибки преобразователя угол-код +--------------+--------------+--------------+--------------+ | Режи преоб. | Без оценки | С оценкой | С оценкой | | угол-код | скорости | скорости | скорости | | | | δ ≈ 0 % | δ = 5 % | +--------------+--------------+--------------+--------------+ | с0 | 0 | 0 | 0 | | с1 / 1! | const | ≈ 0 | 0.05 · с1/1! | | с2 / 2! | - | ≈ const | - | +--------------+--------------+--------------+--------------+

Таблица 1 – это шаблон, в соответствии с которым коэффициенты ошибки указываются в паспорте интегрального преобразователя угол-код. Где вместо констант могут быть приведены формулы для их вычисления, подобные (1) и (2). Обратим внимание – оценка скорости изменения электрического угла СКВТ не может быть получена без погрешности. Поэтому даже если используется метод комбинированного управления, для повышения порядка астатизма следящего контура преобразователя, коэффициент ошибки $c_1/1!$ нулю равен не будет. В связи с чем, изготовитель микросхемы указывает его значение, отличное от нуля, для заданных величин погрешности оценки скорости: 5 %, 2.5 % и 1 %.

Разработчик векторной системы управления (для контроля состояния электродвигателя, для синхронно векторного выпрямителя с корректором коэффициента мощности, или для автономного инвертора напряжения), выбирая или настраивая микросхему угол-код, должен оценить приемлемые значения коэффициентов ошибки. Для решения этой задачи можно использовать модель преобразователя угол-код представленную на чертежах 4 и 5.

Модель интегрального преобразователя угол-код с астатизмом 1-ого порядка и оставляющие его ошибки

Запустите вычислительный процесс для модели, представленной на чертеже 4. Убедитесь в том, что преобразователь угол-код, характеризующийся астатизмом первого порядка, сводит к нулю ошибку слежения за углом при постоянной скорости вращения вала СКВТ ($c_0=0$). А при линейном увеличении скорости – ошибка равна константе ($c_1/1!=\const$).

В иерархическом подуровне чертежа, где определена модель преобразователя угол-код (составной блок СКВТ), восстановите цепь канала комбинированного управления для повышения точности следящего контура ФАПЧ. Запустите вычислительный процесс. Убедитесь в том, что на временном интервале, где скорость вращения вала СКВТ меняется линейно, ошибка сведена к нулю. Предположим, что оценка скорости вычислена микроконтроллером с 10 %-ой погрешностью мультипликативного характера. Уменьшите / увеличьте сигнал в канале комбинированного управления на 10 %. Убедитесь в том, что следящий преобразователь угол-код с задействованным каналом комбинированного управления проявляет лишь псевдоастатизм второго порядка.

Модель интегрального преобразователя угол-код с псевдоастатизмом 2-ого порядка и оставляющие его ошибки

Запустите вычислительный процесс для модели, представленной на чертеже 5. Убедитесь в том, что преобразователь угол-код, характеризующийся псевдоастатизмом второго порядка, при изменении скорости вращения вала СКВТ с постоянным ускорением, отслеживает угол с ошибкой равной константе ($c_0=0$, $c_1/1!≈0$, $c_2/2!≈\const$).

Таблица 2 +------------------+---+----+--------+-------+----------+----------------+ | Тип СДПМ | m | Zp | Ke | J | L_ф R_ф | I_фm Mн Pн | | | Y В/рад/с kg*m^2 mH Om A Nm W | | DT4260-24-055-04 | 3 4 0.0224 4e-6 0.6 0.483 3.9 .131 55 | +------------------+---+----+--------+-------+----------+----------------+ Kt = 1.5 * Ke, Mн = I_фm * Kt, omega_н = Pн / Mн, Eфm = omega_н * Ke Таблица 3 +------------------+--------+--------+-------+----------+----------------+ | Экв. ДПТ | E_я | KФ | J | L_я R_я | Iн Mн Pн | | условие: | В В/рад/с kg*m^2 mH Om A Nm W | | Eя = Eфm | 9.41 0.0224 4e-6 0.4 0.322 5.85 - - | +------------------+--------+--------+-------+----------+----------------+

В таблице 2 представлен паспорт СДПМ выпускаемого многими производителями под наименованиями: DT4260-24-055-04, DN4261-24-053, FL42BLS02, или BLY172S-24V-4000. На чертеже 6 – модель электропривода с этим двигателем (САР скорости вала). В системе управления, которого, преобразователи Парка работают по датчику (по сигналу преобразователя угол-код), чья модель описана выше. См. определение переменной phi в подуровне чертежа блока ЦСУ.

Требование к величине коэффициента ошибки $c_1/1!$ интегрального преобразователя угол-код зависит от механической постоянной времени привода. Поэтому его необходимо фиксировать для случая, когда приведенный к валу момент инерции рабочего органа наименьший (в этом случае скорость $V$, с которой двигатель будет разгонять вал $ω_{дв}(t)=V·t$, будет максимальной):

$V=dω/dt=i_{дв\;max}·KΦ/J_{min}$.

После настройки регуляторов активируют модель учитывающую ошибку преобразователя, и, для первого приближения, устанавливают параметры его контура ФАПЧ:

$T_i=T_a=L_s/R_s$,   $K_p=2/T_i$.

Модель векторного электропривода, подготовленная к оценке влияния на движение его координат ошибки интегральных преобразователей угол-код

Запустите вычислительный процесс. Убедитесь в том, что годограф изображающей точки в плоскости механической характеристики, а так же движение других координат не вызывают нареканий.

Выполните серию экспериментов. Меняйте настройку ПИ-регулятора контура ФАПЧ преобразователя угол-код. Увеличивайте в 2 раза $T_i$ и уменьшайте в 2 раза $K_p$. Фиксируйте изменения в движении координат привода и годографа изображающей точки в плоскости механической характеристики. Зафиксируйте граничный вариант параметров, когда ошибка преобразователя начинает сказываться. Выполните расчёт и сформулируйте требование к величине коэффициента ошибки преобразователя угол-код: $c_1/1!~\lt~T_i/K_p$. Убедитесь в том, что $T_i/K_p=x/V$ (осциллограммы ошибки и скорости см. в блоке ЦСУ). Изучите паспорта интегральных преобразователей угол-код: RDS-M и К1382НХ045. Сделайте вывод о пригодности микросхем.

В модели преобразователя угол-код установлены квантователи сигнала. Они предназначены для эмуляции погрешности вносимой АЦ-преобразованием в каналах обработки ортогональных сигналов СКВТ. Включите их в соответствующие цепи. Выполните серию экспериментов. Оцените, при каком количестве квантов индуктивность обмотки статора и ротор двигателя (маховик) перестанут сглаживать пульсации момента и скорости.

Существуют интегральные преобразователи угол-код особого назначения, в которых применен сигма-дельта АЦП (со свойствами фильтра скользящего среднего). Последний вносит эффект чистого запаздывания в цепь обработки сигналов СКВТ. Ознакомьтесь с последствиями. В цепь определения переменной phi (см. составной блок ЦСУ) установите цепочку из трех регистров задержки. Каждый регистр задержит сигнал датчика угла на один шаг симуляции (на 200 мкс). Общая задержка будет равна 3/25 периода тока статора. Ознакомьтесь с осциллограммами и с годографом изображающей точки в плоскости механической характеристики. Сформулируйте вывод о возможности или невозможности применения фильтров в сигнальных цепях СКВТ и микросхем угол-код предназначенных для векторных систем управления.

Способы питания обмотки возбуждения резольвера

Запитать обмотку возбуждения резольвера / СКВТ можно либо аналоговым сигналом [1], либо импульсным (используя ШИМ) [2]. На первый взгляд, второй способ кажется более привлекательным, но выходными сигналами резольвера являются не токи, а напряжения на вторичных обмотках, поэтому необходима нетривиальная фильтрация. С другой стороны, резольвер не является силовой машиной, и питание его обмотки возбуждения от усилителя функционирующего в линейном режиме вполне допустимо. Можно сравнить оба решения – для разработчиков конечных изделий, ведущие электротехнические корпорации представили их на рынке в виде оценочных плат [3] и [4].

Согласно априорной оценке автора, преодолеть эффект чистого запаздывания при обработке бинарной последовательности сигма-дельта модулятора КИХ-фильтром скользящего среднего (со свойствами близкими к идеальному sinc-фильтру) невозможно. Поэтому более экономичное, помехоустойчивое решение от Texas Instruments [4] должно выдавать прецизионный результат с высоким разрешением, но не в актуальный момент времени (К1382НХ045 от ЗАО "Зеленоградский нанотехнологический центр" [7]). Запаздывание не очень большое – для трехкаскадного фильтра – три периода ШИМ-а. И, в векторной системе управления, зная оценку скорости вала (вычисленную сторонним наблюдателем) можно скомпенсировать обсуждаемую погрешность. Но останется открытым вопрос движения изображающей точки в плоскости механической характеристики при мгновенном реверсе момента и высокой скорости вала.

Корпорация Analog Devices, в своем коммерческом предложении [3], питая резольвер аналоговым сигналом, не вводит в систему широкий спектр гармоник и не преодолевает последствия героическими усилиями. При этом помехоустойчивость, точность и быстродействие такой специализированной системы автоматического регулирования, как следящий контур ФАПЧ, вполне удовлетворяют специалистов в области электропривода (RDS-M от ЗАО "ПКК Миландр" [6]).

Резюме. Обработка сигналов резольвера с применением КИХ-фильтров скользящего среднего (со свойствами близкими к идеальному sinc-фильтру) может быть рекомендована для электроприводов функционирующих вблизи источников мощных помех (силовые стойки моментных приводов коммутирующие токи свыше 100 А, мега-вольт-амперные наносекундные импульсы радаров, и пр.). В обычных приложениях обмотку возбуждения резольвера следует питать от усилителя функционирующего в линейном режиме.

Комплекты разработчика электропривода от Texas Instruments. Подключение резольвера

Рабочие файлы: [Прямой цифровой синтез синусоиды]

Все микроконтроллеры серии Piccolo от фирмы Техас Инструментс, включая младший, используемый в комплекте разработчика LAUNCH-F28027F-BOOST-DRV8301, с запасом по времени выполняют вычисления необходимые для реализации бездатчиковой векторной системы управления контролирующей состояние синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов (СДПМ / PMSM / BLAC Motor). Поэтому возможно изменить соответствующую программу и добавить код обработки сигналов резольвера (за счет не нужного в данном случае и большего по размеру кода наблюдателя вектора потокосцепления).

Аппаратная машина состояний аналого-цифрового преобразователя микроконтроллеров серии Piccolo адаптирована для задач управления электроприводом и необходимая для выполнения двух дополнительных синхронных измерений (ортогональных сигналов резольвера) конфигурация доступна. Все комплекты разработчика от Техас Инструментс предполагают возможность выполнения измерения напряжения на стойках силового моста. Но для векторной системы это не требуется. Таким образом, соответствующие каналы АЦП можно использовать для измерения сигналов резольвера.

Удивительно, но автору не известен ни один микроконтроллер для управления электродвигателями, который бы имел специализированный модуль прямого цифрового синтеза синусоидального сигнала для возбуждения резольверов. Выделять же под эту задачу полноценный микроконтроллер (ровно, как и специализированный модуль [3], [4]), и, в след за этим, обеспечивать передачу данных второму микроконтроллеру контролирующему силовой мост – странное решение. Целесообразно использовать внешний генератор, который можно реализовать на наборе недорогих микросхем и интегрировать с комплектом разработчика электропривода. Но главное в том, что такой генератор может послужить прототипом для внутреннего специализированного модуля микроконтроллеров серий "motor control". Необходимая теория представлена в источнике [5]. Модель программы прямого цифрового синтеза синусоиды и косинусоиды для PIC-контролера с RISC-архитектурой доступна по гиперссылке на рабочий файл ниже заголовка данного параграфа.

  1. Jakub Szymczak, Shane O’Meara, Johnny S. Gealon, Christopher Nelson De La Rama. Precision resolver-to-digital converter. Measures angular position and velocity / Analog Dialogue 48-03, March 2014. // Analog Devices web site. – URL: http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/48-03/resolver.pdf. Дата обращения: 09.15.2015.
  2. Mike Hartshorne. Using the AMC1210 in Resolver Motor Control Systems / Application Report: SBAA144, May 2006. // Texas Instruments web site. – URL: http://www.ti.com/lit/an/sbaa144/sbaa144.pdf. Дата обращения: 09.15.2015.
  3. EVAL-AD2S1210SDZ / User's Guide: UG-709, 2014. // Analog Devices web site. – URL: http://www.analog.com/static/imported-files/user_guides/EVAL-AD2S1210SDZ_UG-709.pdf. Дата обращения: 09.15.2015.
  4. AMC1210MB-EVM / User's Guide: SBAU188, February 2012. // Texas Instruments web site. – URL: http://www.ti.com/lit/ug/sbau188/sbau188.pdf. Дата обращения: 09.15.2015.
  5. Клиначёв Н.В. О компенсации фазовой ошибки дискретных квазианалогов интеграторов. MSP430F2013: Прямой цифровой синтез синусоидального сигнала. 21.12.2009. // Моделирующая программа Jigrein: Теория, программа, руководство, модели. – 2006-2015 гг. – URL: http://model.exponenta.ru/k2/Jigrein/md_084.htm. Дата обращения: 09.15.2015.
  6. Ануфриев В., Лужбинин А., Шумилин С. Микросхема преобразователя угол-код для индуктивных датчиков / Современная электроника, 2015. – №3. // Веб-сайт ЗАО "ПКК Миландр". – URL: http://milandr.ru/uploads/doc_img/other/publications/2015.3_(N3) _Microshema_preobrazovatelya_ugol_kod_SoEl.pdf. Дата обращения: 23.05.2015.
  7. Прокофьев Г., Стахин В., Обеднин А. К1382НХ045 – микросхема преобразователя фазы квадратурного сигнала в код положения / Современная электроника, 2014. – №6. // Веб-сайт журнала "Современная электроника". – URL: http://www.soel.ru/cms/f/?/455681.pdf. Дата обращения: 23.05.2015. – URL: http://www.zntc.ru/upload/medialibrary/d2f/1382lv045_datasheet_v1.pdf. Дата обращения: 23.05.2015.

08.12.2014

model.exponenta.ru

13. Адд типа адп.

Трудности управления трехфазными двигателями привели к использованию в приводах малой мощности управляемых двухфазных двигателей, имеющих две обмотки - обмотку возбуждения и обмотку управления, напряжения в которых сдвинуты на 90oэлектрических градусов, как показано нарис.3-10а ирис.3-10б.

Рис. 3-10а. Схема асинхронного двухфазного двигателя

Рис. 3-10б. Временные диаграммы питания асинхронного двухфазного двигателя. Для упрощения управления осуществляется управление воздействием только на одну обмотку - обмотку управления через усилительно преобразующее устройство - УПУ. Вторая обмотка через конденсатор подключается к сети. При регулировании тока в обмотке управления по величине и фазе вносится асимметрия в МДС обмоток, и вместо кругового магнитного поля в машине возникает электрическое поле.

При этом наряду с напряжениями и токами прямой последовательности фаз, создающими двигательный режим, возникает напряжение и токи обратной последовательности, вызывающие торможение. Таким образом, меняя степень асимметрии, можно регулировать скорость двигателя. В зависимости от того, как создается в машине асимметрия магнитного поля, различают три способа управления: амплитудный, фазовый и амплитудно-фазовый. Чаще всего используется амплитудное несимметричное управление, когда UB=UC, аUγ=α·Uc, гдеαменяется от 0 до 1. Пользуясь соотношениями (3-6а)и(3-7)можно получить выражения для вращающего момента при амплитудном управлении:

При симметрии напряжений, когда α=1, из уравнения(3-12)получим нормальное уравнение - выражение для асинхронной машины(3-6а). Так как в двухфазных двигателяхSM>1, то приα=0, т.е. при отключении обмотки управления двигатель тормозится, так как второе слагаемое в(3-12)становится больше первого и останавливается приS=1, когда оба слагаемых становятся одинаковыми. Механические характеристики при амплитудном управлении для случаяSM=2 и ε=3 приведены нарис.3-10в слева.

Рис. 3-10в. Статические характеристики асинхронного двухфазного двигателяПусковой момент можно получить из уравнения(3-12), положивS=1. Нарис.3-10в справа показаны регулировочные характеристики, которые могут быть получены непосредственно из механических. Эти характеристики могут быть линеаризованы, и асинхронный двигатель представлен как линейная динамическая система, описываемая следующими уравнениями: гдеKUиKω- коэффициенты передачи, получаемые при линеаризации характеристик, как показано нарис.3-11а.

Рис. 3-11а. Линеаризация характеристик АДД.

Уравнениям (3-13)соответствует структурная схема , представленная на рис. 3-11б.

14. Сквт.

СКВТ – гибрид асинхронной машины и трансформатора. Имеет по две взаимоперпендикулярных обмотки на статоре – главную Г1-Г2 и вспомогательную В1-В2, и две на роторе – синусную и косинусную.

Рис. 1-5.

СКВТ выполняет функцию датчика угла поворота, преобразуя угол поворота α в один из параметров (в зависимости от режима работы) сигнала переменного тока, снимаемого с роторной обмотки – Ups. Обычно одна или обе статорные обмотки СКВТ запитываются напряжением переменного тока повышенной частоты (500 -10000 Гц). Эти напряжения трансформируются в роторные обмотки с учетом коэффициента трансформации, который в СКВТ зависит от угла поворота ротора α по синусному и косинусному закону. В общем виде напряжение, трансформированное, например, в синусную обмотку, выражается формулой (1-6), а в косинусную – формулой (1-7).

Амплитудный индикаторный режим.

В этом режиме запитывается только главная статорная обмотка. Тогда при подстановке в основную формулу (1-6) получим выражение для напряжения на роторной обмотке Ups в виде формулы => (1-8), где Ups м – амплитуда переменного напряжения на роторной синусной обмотке. Таким образом, в этом режиме СКВТ преобразует угол поворота α в амплитуду выходного напряжения, которая меняется, как показано на рис. 1-6.

рис. 1-6. При вращении ротора происходит амплитудная модуляция выходного сигнала, как показано нарис. 1-7.

рис. 1-7.

Фазовый индикаторный режим.

В этом режиме статорные обмотки запитываются напряжениями, сдвинутыми во времени на 90°. При подстановке этих выражений в основную формулу (1-6) получим выражение для выходного напряжения в виде

=> (1-9). Как видно из этого выражения, здесь фаза выходного напряжения зависит от угла поворотаa, как это показано нарис. 1-8.

рис. 1-8.Из этого рисунка видно, что угол поворота преобразуется во временной интервалt, который может меняться в пределах половины периода питания0,5T, как это показано на рис. 1-9рис. 1-9.

Как видно из рисунка, это линейная периодическая функция с периодом от -p до +p, то есть преобразование происходит внутри одного оборота ротора (полоборота в одну сторону и полоборота – в другую).

Временной интервал легко преобразовать в цифровой код, поэтому СКВТ в таком режиме может использоваться в цифровых следящих системах, имеющих структуру, показанную на рис. 1-10.

рис.1-10.

Здесь введены следующие обозначения:

а) ПК– программируемый контроллер;

б) ЦАП– цифроаналоговый преобразователь;

в) РП– регулируемый привод;

г) ИД– исполнительный двигатель;

д) ФОН– формирователь опорных напряжений.

    ПК – выполняет роль программного задатчика и регулятора. Он задает код заданного угла Nзи вычисляет сигнал рассогласования N= Nз-N, который по заданному закону управления (например, пропорциональному) через ЦАП преобразуется в напряжение управления Uу и через силовые элементы РП выдает напряжение Uд на исполнительный двигатель. Двигатель через редуктор поворачивает ротор СКВТ, сигнал с которого преобразуется в код заданного угла Nз– обратная связь по положению (углу поворота). Благодаря наличию обратной связи следящая система работает так, что угол поворота ротора  равен заданному углу з(с погрешностью, зависящей от параметров системы), т.е. это следящая система.

Фазовый разностный режим.

В этом режиме с помощью управляемого формирователя опорных напряжений статорные обмотки СКВТ запитываются синусоидальными сигналами, которые, как видно из формул

(1-10), могут менять фазу в зависимости от заданного углаaз. Подставив эти выражения в основную формулу (1-6), получим выражение(1-11), аналогичное (1-9). Здесь фаза выходного напряженияUрsзависит от разности заданного и фактического углов (aз-a), т.е. СКВТ сам вычисляет сигнал рассогласования и является элементом автономной следящей системы, структура которой показана нарис. 1-11.

рис. 1-11.

Здесь ПК выполняет функцию задатчика, управляя ФОН-ом по формуле (1-11), выходной сигнал СКВТ Uрsвыпрямляется фазовым детекторомФД, превращаясь в сигнал рассогласованияe, который через регулируемый приводРПуправляет исполнительным двигателемИД. При достаточно большом коэффициенте усиления РП система стремится поддерживать, т.е.з.

Амплитудный разностный режим.В этом режиме статорные обмотки СКВТ также запитываются от управляемого функционального ФОН-а, который, как видно из формул (1-12), может менять амплитуду подаваемых на СКВТ напряжений в зависимости от заданного углаaз. Подставив эти выражения в (1-6), получим выражение для выходного сигнала СКВТ (1-13). Как видно из этой формулы, здесь амплитуда выходного сигналаUрs мзависит от разности угловaз-a, по синусоидальному закону, как показано нарис. 1-12.

рис. 1-12.

Структура автономной следящей системы с СКВТ, работающем в этом режиме показана на рис1-13

рис. 1-13.

Она отличается от схемы рис. 1-11 другим типом ФОН-а и наличием

фазочувствительного выпрямителя ФЧВ, который преобразует выходной сигнал СКВТUрsв сигнал рассогласования постоянного токаe. Система должна обладать такими динамическими свойствами, чтобы сигнал рассогласования не выходил зарабочий участок, показанный на рис. 1-12.

studfiles.net

Асинхронные исполнительные (или управляемые) двигатели, страница 7

Пакеты стали статоров и роторов ВТ изготовляются из высоко­качественной электротехнической стали или пермаллоя. Листы ста­ли тщательно изолируются друг от друга. Штампы изготовляются по высокому классу точности и часто меняются, что обеспечивает высокое качество штамповки. С целью обеспечения магнитной сим­метрии применяется веерная сборка пакетов—каждый последую­щий лист смещается относительно предыдущего на одно (или не­сколько) зубцовых делений.

Для обеспечения минимального влияния зубчатости статора и ротора на выходные характеристики пазы выполняются с небольшими прорезями. Числа пазов статора и ротора тщательно под­бираются. Точно выполняется обязательный для ПТ скос пазов. Ра­бочие поверхности статора и ротора, а также валы и подшипнико­вые щиты тщательно обрабатываются (шлифуются), с тем чтобы обеспечить максимальную равномерность воздушного зазора — минимальный эксцентриситет. ВТ выполняются всегда малонасы­щенными, с тем чтобы до минимума снизить влияние нелиней­ности кривой намагничивания стали на выходные характерис­тики.

Для того чтобы обеспечить максимальное приближение кривой МДС, к синусоиде, в пазах статора и ротора ВТ размещаются спе­циальные обмотки — обмотки высокой точности — синусные, тра­пецеидальные, треугольные и т. п. При выборе типа обмотки стре­мятся максимально снизить амплитуды высших обмоточных гар­моник в кривой магнитного поля ВТ.

Концы обмоток ротора в контактных ВТ подводятся к кольцам с хорошей электрической проводимостью и точной механической обработкой. Кольца и щетки чаще всего изготовляются из специ­альных сплавов серебра, платины, обеспечивающих малое пере­ходное сопротивление скользящего контакта. Во многих ВТ одни концы обмоток ротора соединяют между собой и подводят к од­ному контактному кольцу, что позволяет уменьшить число контакт­ных колец до трех и тем самым повысить надежность ВТ.

В некоторых ВТ, предназначенных для работы при ограничен­ных углах поворота, контактные кольца и щетки заменяются гиб­кими пружинящими проводниками, выполняемыми по типу токопроводов в измерительных приборах. Стоимость ВТ вследствие высокого качества их изготовления выше, чем других типов элек­трических машин одинаковых габаритов.

В зависимости от характера изменения э. д. с. Е2выходной обмотки  при повороте ротора   ВТ   разделяются   на   следующие типы:

синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ), на выходе которого имеется два напряжения: U2— находя­щееся в синусной зависимости от угла поворота ротора а; U3— находящееся в косинусной зависимости от угла α; α , α

линейный вращающийся трансформатор (ЛВТ), у которого вы­ходное напряжение U2находится в линейной зависимости от угла α;  α , где k=const.

вращающийся трансформатор-построитель (ПВТ), предназна­ченный для решения геометрических задач.

Выходные характеристики ВТ зависят от схемы соединения обмотки и их питания.

Синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ).

Рис.16 -  Синусный вращающийся трансформатор

СКВТ в синусном режиме. В этом режиме СКВТ используется лишь одна (синусная) обмотка ротора w2(рис.16, а). При вклю­чении в сеть обмотки возбуждения wlв ней появляется ток I1 ко­торый наводит магнитный поток Ф1. Сцепляясь со вторичной обмоткой, этот поток индуктирует в ней э. д. с. Е2, величина которой зависит от по­ложения вторичной обмотки относи­тельно обмотки возбуждения, т. е. от угла поворота ротора α. При хо­лостом ходе на выходе ВТ появляет­ся напряжение

U2 = U2наиб sin a,       (11.1)

где U2наиб — наибольшее значение напряжения, соответствующее α=90°.

При подключении нагрузки Zн к зажимам вторичной обмотки Р1 - Р2 в ее цепи появляется ток I2. Соз­данный этим током магнитный поток Ф2 можно разложить на две составля­ющие: составляющую Ф2d=Ф2 sinα, направленную по продольной оси ВТ встречно магнитному потоку возбуждения,  и составляющую Ф2d=Ф2 sinα, направленную по поперечной оси ВТ, т. е. перпенди­кулярно обмотке возбуждения, и вызывающую искажение магнитного поля ВТ (рис.  16,6).

Размагничивающее влияние составляющей Ф2d уравновешивается увеличением тока в обмотке возбуждения.

Э. д. с. самоиндукции, наводимая составляющей Ф2q в обмотке ω2, нарушает синусоидальную зависимость напряжения U2 от угла α и вызывает значительную погрешность вращающегося трансформа­тора, которая возрастает с увеличением нагрузки (тока I2). Устра­нение искажающего действия э. д. с. самоиндукции обычно осу­ществляется так называемым симметрированием трансформа­тора. Симметрирование может быть первичным и вторичным.

В синусном режиме СКВТ, когда включена только одна вторич­ная обмотка, применяется первичное симметрирование, основанное на использовании компенсационной обмотки wK. Если внутреннее сопротивление источника Ziи соединительных проводов Zлмало (Zi+Zл≈0), то обмотка wKзамыкается накоротко. Если же Ziдоста­точно велико, что имеет место при питании ВТ от источника неболь­шой мощности, то обмотка wKзамыкается на резистор сопротивлением.

Магнитный поток Ф2q , сцепляясь с компенсационной обмоткой, наводит в ней э. д. с. Ек. Так как обмотка замкнута накоротко, то в ней появляется ток Iк, который создает в магнитной цепи машины магнитный поток компенсационной обмотки Фк. Этот поток в соответствии с правилом Ленца, направлен против потока Ф2q (поток Ф2q, является причиной возникновения Еки потока Фк). В результате поток Ф2q окажется в значительной степени скомпен­сированным потоком Фк, и погрешность ВТ, вызванная нагрузкой, значительно уменьшится.

Рис. 17 - Синусно-косинусный вращающийся трансформатор

СКВТ в синусно-косинусном режиме. В этом режиме в схему СКВТ включают обе обмотки ротора — w2и w3, смещенные в прост­ранстве относительно друг друга на 90° (рис.17, а). Зависи­мость напряжения обмотки w2от угла поворота ротора α опреде­ляется   выражением   (11.1),   а   напряжение  на  выходе обмотки wz

U3 = U3наиб cos a,                  (11.2)

vunivere.ru

Синусно-косинусный вращающийся трансформатор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Синусно-косинусный вращающийся трансформатор

Cтраница 1

Синусно-косинусный вращающийся трансформатор ( СКВТ) преобразует угол поворота а в два переменных напряжения, амплитуды которых пропорциональны соответственно sin а и cos а. Наиболее просто это преобразование реализуется с помощью двухполюсного четырехобмоточного ВТ, описанного в предыдущем параграфе.  [1]

Двухкаиальные синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы применяются в качестве датчиков положения В электромеханических промышленных роботах-манипуляторах с повышенной точностью позиционирования.  [2]

Таким образом, в синусно-косинусном вращающемся трансформаторе одновременно осуществляется как первичное, так и частичное или полное вторичное симметрирование обмоток. Это обеспечивает необходимую точность работы трансформатора при воспроизведении синусо - и косинусоидальной зависимостей эффективных значений вторичных выходных напряжений при повороте ротора или непрерывном вращении его с определенной скоростью.  [4]

Таким образом, в синусно-косинусном вращающемся трансформаторе одновременно осуществляется как первичное, так и частичное или полное вторичное симметрирование. Это обеспечивает наибольшую точность трансформатора при воспроизведении синусоидальной и косинусоидальной зависимостей эффективных значений вторичных выходных напряжений при повороте ротора или непрерывном вращении его с определенной скоростью.  [5]

Переменное по величине напряжение можно получить от синусно-косинусного вращающегося трансформатора СКВТ. Наличие двух обмоток позволяет вести управление по двум координатным осям. Ротор СКВТ поворачивается при повороте фотоголовки.  [6]

Синусно-косинусный потенциометр ( рис. П-9), подобно синусно-косинусному вращающемуся трансформатору, может быть использован в качестве координатора для автоматического решения прямой задачи - определения составляющих век-тора по его модулю и аргументу, а также для решения обратной задачи - определения модуля и аргумента вектора по его составляющим.  [7]

Напряжения на нагрузочных сопротивлениях, включенных в цепи роторных обмоток синусно-косинусного вращающегося трансформатора ( рис. П-6) пропорциональны произведениям t / csinp и [ / ссозф.  [8]

На рис. 24, а изображена принципиальная дистанционной следящей системы с синусно-косинусными вращающимися трансформаторами ( СКВТ), на которой обозначены: fy, - углы поворота командной и исполнительной осей, &. &1 - &2 - ошибка, РМ - рабочий механизм ( объект), Р - редуктор, Д - двигатель, ТГ - тахогене-ратор.  [10]

Так как угол поворота щетки пропорционален hR, а амплитуда, подаваемая с синусно-косинусного вращающегося трансформатора 23, соответствует cos ел, то выходное напряжение линейного потенциометра 4 будет пропорционально произведению / гдсозел.  [11]

Если на вторичной стороне трансформатора поместить две одинаковые взаимно перпендикулярные обмотки, то получается схема синусно-косинусного вращающегося трансформатора. На рис. 25.6 представлена условная схема этого трансформатора с первичной и компенсационной обмотками на статоре и двумя вторичными обмотками на роторе. Встречается, как указывалось выше, и обратное исполнение обмоток.  [12]

Измерительная схема для получения сигнала рассогласования ( заданного сигнала управления) построена с использованием двух синусно-косинусных вращающихся трансформаторов СК. Один из них - датчик Д - связан с задающей осью, другой С / СИ Т - приемник П - связан с исполнительной осью.  [14]

Существуют конструкции, где электрический съем сигнала с подвижной системы датчика азимута осуществляется с использованием бесконтактного синусно-косинусного вращающегося трансформатора, как это сделано в датчике отечественной телеметрической системы типа СТЭ. Опорами подвижной системы являются шарикоподшипники, имеющие значительно больший момент трения, чем опора шпилька - подпятник, что и обусловливает невысокую точность подобных датчиков.  [15]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Вентильный двигатель на основе регулируемого трехфазного асинхронного

 

Заявителем предложен вентильный двигатель на основе регулируемого трехфазного асинхронного, включающий в себя статор, ротор, и последовательно соединенные 3-х фазный широтно-импульсный модулятор, блок драйверов, инвертор, выход которого соединен с обмоткой статора, а шины питания соединены с источником постоянного напряжения.

При этом ротор двигателя выполнен с постоянными магнитами с числом полюсов, равным числу полюсов обмотки статора, и дополнительно содержит датчик положения ротора, например, синусно-косинусный вращающийся трансформатор, преобразователь координат двухфазного сигнала в трехфазный и три умножителя, причем первые входы умножителей соединены с источником входного сигнала, вторые входы соединены каждый с первым, вторым и третьим выходами преобразователя координат, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами синусно-косинусного вращающегося трансформатора, а выходы умножителей соединены с первым, вторым и третьим входами широтно-импульсного модулятора.

Кроме того, синусно-косинусный вращающийся трансформатор может содержать одинаковое число полюсов с числом полюсов ротора двигателя, а преобразователь координат, умножители и широтно-импульсный модулятор могут быть выполнены на программируемом микроконтроллере.

Полезная модель относится к электрическим машинам и может быть использована в электроприводе.

Известны синхронные вентильные двигатели [1]. Их недостатки - отсутствие унификации по габаритным и присоединительным размерам с асинхронными двигателями аналогичной мощности, ограничивающая конструктивную взаимозаменяемость, высокая стоимость из-за мелкосерийного производства.

Известны регулируемые электроприводы с асинхронным двигателем [2, Рис.3.10, 3.16]. Их недостатки - низкий КПД низкие динамические свойства, меньшая удельная мощность, сложная схема управления, отсутствие унификации по конструктивным элементам и габаритно-присоединительным размерам с синхронными двигателями аналогичной мощности.

Прототипом предлагаемого вентильного двигателя является Система векторного управления скоростью асинхронного электродвигателя [3].

Предлагаемый вентильный двигатель на базе асинхронного по сравнению с прототипом решает задачи повышения КПД, удельной мощности и динамических характеристик, снижения стоимости вентильного двигателя за счет использования технологичных корпусных деталей серийного асинхронного двигателя, обеспечения унификации по габаритным и присоединительным размерам.

Поставленная задача решается тем, что в вентильном двигателе на основе трехфазного асинхронного, включающем в себя статор, ротор и последовательно соединенные 3-х фазный широтно-импульсный модулятор (ШИМ), блок драйверов, инвертор, выход которого соединен с обмоткой статора, а шины питания соединены с источником постоянного напряжения, ротор выполнен с постоянными магнитами с числом полюсов, равным числу полюсов обмотки статора и дополнительно содержит датчик положения ротора, например синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ), преобразователь координат (ПК) двухфазного сигнала в трехфазный и три умножителя, причем первые входы умножителей соединены с источником входного сигнала, вторые входы соединены каждый с первым, вторыми третьим выходами ПК, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами СКВТ, а выходы умножителей соединены с первым, вторым и третьим входами ШИМ.

При этом СКВТ содержит одинаковое число полюсов с числом полюсов ротора двигателя, а ПК, умножители и ШИМ выполнены на программируемом микроконтроллере.

Устройство и работу вентильного двигателя поясняют чертежи, Фиг.1, 2, 3,4.

На Фиг.1 изображена функциональная электрическая схема вентильного двигателя.

На Фиг.2 показана конструкция собственно двигателя.

Фиг.3 поясняет преобразование двухфазных сигналов в трехфазные, осуществляемое ПК.

На Фиг.4 приведены механические характеристики исходного асинхронного двигателя и вентильного двигателя на базе асинхронного с тремя основными вариантами исполнения ротора.

Заявляемый вентильный двигатель на базе асинхронного (Фиг.1) содержит элементы асинхронного управляемого двигателя 1: 3-х фазный ШИМ 2, блок драйверов 3, инвертор 4, выход которого соединен с обмоткой статора 13 трехфазного асинхронного двигателя, а шины питания соединены с источником постоянного напряжения 11 и 12. В статоре асинхронного двигателя 13 размещен ротор 14, соединенный с осью СКВТ 15, синусная и косинусная обмотки которого соединены цепями 21 и 22 со входом ПК 16, 3-х фазный выход последнего - цепи 23-25 связан со вторыми входами умножителей 17-19, первые входы которого соединены с источником входного сигнала 20. Выходы умножителей цепями 26-28 соединены со входами ШИМ, выходы которого цепями 29-31 соединены со входами блока драйверов 3, шесть выходов последнего цепями 32-37 связаны с затворами или базами транзисторов 5-10 соответственно инвертора. Собственно электродвигатель содержит элементы асинхронного двигателя: корпус со щитами и подшипниками 38, запрессованный в корпус пакет статора 39 с обмоткой 13 и вал 40. В двигателе установлен ротор 14, включающий в себя кольцевой магнит 41, посаженный на стальной сердечник 42, жестко связанный с валом 40. В пространстве, свободном от лобовых частей короткозамкнутого ротора исходного асинхронного двигателя размещен СКВТ 15, причем ротор посажен на вал 40, а статор посредством втулки 43 связан с корпусом двигателя. Кольцевой магнит 41 вместе с сердечником 42 образуют магнитную систему двигателя с числом полюсов, равным числу полюсов обмотки статора 13. Намагничивание магнита производится до сборки ротора.

Работа вентильного двигателя заключается в следующем. СКВТ 15 вырабатывает сигналы U=Umsin и U=Umcos, пропорциональные синусу и косинусу угла поворота ротора 14 двигателя, которые поступают на вход ПК 16, преобразующего двухфазный сигнал СКВТ в трехфазный (Фиг.3) по формулам:

Сигналы Ua 25, Ub 24 и Uc 23 умножаются на входной сигнал 20, изменяющийся от нуля до «единицы». Выходные синусоидальные по форме (при вращении двигателя с постоянной скоростью) сигналы умножителей 26-28 поступают на вход 3-х фазного ШИМ 2, с выхода которого снимаются импульсные сигналы 29-31, модулированные по ширине импульса, так что ширина импульса, пропорциональна текущему значению входных сигналов ШИМ. Выходные сигналы ШИМ управляют блоком драйверов 3, который в свою очередь управляет транзисторами 5-10 инвертора 4, выход которого подключен к обмоткам 3-х фазного асинхронного двигателя 13, огибающие напряжения которого, снимаемого с инвертора по форме повторяют синусоидальные сигналы, снимаемые с выхода ПК 16, а по амплитуде пропорциональны входному сигналу 20. Для обеспечения регулирования скорости двигателя СКВТ 15 должен быть выставлен по исходному углу поворота таким образом, чтобы результирующий вектор фазного напряжения обмотки статора был перпендикулярен продольной оси намагничивания полюсной системы ротора двигателя 14.

Отличие регулировочных, динамических и энергетических характеристик вентильного двигателя на основе асинхронного иллюстрирует Фиг.4, где показаны механическая характеристика исходного двигателя - А и три механические характеристики вентильного двигателя на базе данного асинхронного-С, отличающиеся одна от другой своим наклоном, скоростями холостого хода - n х, nx1, nх2 и пусковыми моментами Мп, Mп.1, Мп.2. Разный ход механических характеристик обусловлен выбором индукции магнитов. Если магниты выбраны так, что обеспечивают индукцию в воздушном зазоре, равную индукции в исходном асинхронном двигателе, то скорость холостого хода такая же, как и исходного - nх, но наклон механической характеристики преобразованного вентильного двигателя меньше, чем наклон линейного участка механической характеристики асинхронного двигателя, поэтому момент преобразованного двигателя Мн получается больше, чем номинальный момент асинхронного двигателя Мн.а, а следовательно, и больше мощность на валу при одном и том же фазном токе. При этом и КПД будет выше, а температура нагрева ниже, поскольку в роторе с постоянными магнитами тепло не выделяется в отличие от ротора асинхронного двигателя, потери в меди которого практически равны потерям в обмотке статора. При выборе магнитов с меньшей индукцией вентильный двигатель получается «скоростным» по сравнению с исходным (nx1>nх), а при большей остаточной индукции магнитов двигатель получается «моментным» (nх2<nх), что расширяет его функциональные возможности. Кроме того, при соответствующем исполнении инвертора, допускающего импульсную перегрузку по току, и пусковой момент преобразованного двигателя Мп существенно больше пускового Мп.а и критического Мк.а моментов исходного асинхронного двигателя, что обеспечивает более высокие динамические свойства заявленного двигателя.

Список использованных источников информации.

1. Жуков В.П., Нестерин В.А. Высокомоментные вентильные электродвигатели серии 5ДВМ. Электротехника, 2000, 6.

2. Слежановский О-В.и др. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями. - Москва: Энергоатомиздат, 1983.

3. Патент РФ 2317632, МПК Н02Р 21/00. Система векторного управления скоростью асинхронного электродвигателя. (прототип)

1. Вентильный двигатель на основе регулируемого трехфазного асинхронного, включающий в себя статор, ротор и последовательно соединенные 3-фазный широтно-импульсный модулятор, блок драйверов, инвертор, выход которого соединен с обмоткой статора, а шины питания соединены с источником постоянного напряжения, отличающийся тем, что его ротор выполнен с постоянными магнитами с числом полюсов, равным числу полюсов обмотки статора, и дополнительно содержит датчик положения ротора, например синусно-косинусный вращающийся трансформатор, преобразователь координат двухфазного сигнала в трехфазный и три умножителя, причем первые входы умножителей соединены с источником входного сигнала, вторые входы соединены каждый с первым, вторыми третьим выходами преобразователя координат, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами синусно-косинусного вращающегося трансформатора, а выходы умножителей соединены с первым, вторым и третьим входами широтно-импульсного модулятора.

2. Вентильный двигатель по п.1, отличающийся тем, что синусно-косинусный вращающийся трансформатор содержит одинаковое число полюсов с числом полюсов ротора двигателя.

3. Вентильный двигатель по п.1, отличающийся тем, что в нем преобразователь координат, умножители и широтно-импульсный модулятор выполнены на программируемом микроконтроллере.

poleznayamodel.ru

Двухотсчетный преобразователь уголкод

 

О П И С А Н И Е (») 482785

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистически)"

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.07.74 (21) 2043293/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.75. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 09.12.75 (51) М. Кл. б 08с 9/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325(088.8) (72) Авторы изобретения

О. И. Гриикин, А. В. Новиков, А. П. Пинчук, Ю. Ф. Сульженко, А. Ф. Фомочкин и О. А. Хайнацкий (71) Заявитель (54) ДВУХОТСЧЕТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ вЂ” КОД согласующий

СКВТ вЂ” приИзобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в преобразователях угловых перемещений в код.

Известны двухотсчетные преобразователи угол — код, содержащие установленные на входном валу многополюсный синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) — датчик точного отсчета и двухполюсный СКВТ вЂ” датчик грубого отсчета, входы которых соединены с генератором синусоидального напряжения, а выходы подключены к соответствующим двухполюсным

СКВТ вЂ” приемникам точного и грубого отсчетов, выходы СКВТ вЂ” приемников через синхронизирующий усилитель подключены к двигателю, выходы которого через понижающие редукторы кинематически связаны с многооборотным кодовым датчиком угла и валами СКВТ вЂ” приемников точного и грубого отсчетов.

Недостатком известных преобразователей является наличие систематической погрешности, имеющей периодический характер.

Целью изобретения является повышение точности работы преобразователя.

Цель достигается тем, что в кинематическую цепь между двигателем и СКВТ вЂ” приемниками точного и грубого отсчетов введены дополнительные СКВТ, входы которых соединены с выходом генератора синусоидального напряжения, а выходы через элемент подключены к выходу емника точного отсчета.

Структурная схема преобразователя представлена на чертеже.

Преобразователь содержит генератор 1 синусоидального напряжения, подключенный к обмоткам возбуждения многополюсного

СКВТ вЂ” датчика 2 точного отсчета и двух1о полюсного СКВТ вЂ” датчика 3 грубого отсчета, двухполюсные СКВТ вЂ” приемники 4 и 5 точного и грубого отсчетов, дополнительные

СКВТ 6, редукторы 7, многооборотный кодовый датчик угла 8, синхронизирующий уси15 литель 9, двигатель 10, согласующий элемент 11.

Преобразователь работает следующим образом.

При повороте входного вала на угол а на

2о выходе СКВТ вЂ” приемников 4 и 5 возникают сигналы, которые, проходя через синхронизирующий усилитель 9, воздействуют на двигатель 10. Через редукторы 7 двигатель поворачивает вал СКВТ вЂ” приемника 4 на угол

25 ри, а вал СКВТ вЂ” приемника 5 на угол а.

Коэффициент электрической редукции р равен числу пар полюсов СКВТ вЂ” датчика 2.

В результате величина рассогласования между СКВТ-датчиками и СКВТ-приемниками зо сводится к нулю.

Дополнительные СКВТ 6 предназначены

482785

Г,"

Составитель И. Назаркина

Техред 3. Тараненко Корректор Л. Денискина

Редактор Г. Яковлева

Заказ 2934!19 Изд. № 1742 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-З5, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2 для компенсации периодических высокочастотных и низкочастотных с периодом, равным одному обороту входного вала, составляющих погрешности синхронной передачи угла. В соответствии с этим выбираются коэффициенты передачи редукторов 7, дополнительных

СКВТ 6 и согласующего элемента 11. В результате выходной сигнал согласующего элемента 11 равен по величине и противоположен по знаку отклонению от пропорциональной зависимости между углом поворота и выходным сигналом приемника 4, вызванному воздействием суммы периодических погрешностей синхронной передачи угла канала точного отсчета. После суммирования на входе синхронизирующего усилителя сигналов с выходов СКВТ-приемников и согласующего элемента периодические составляющие погрешности компенсируются, и двигатель поворачивает валы СКВТ-приемников и многооборотного ходового датчика угла 8 на угол, пропорциональный величине измеряемого угла поворота. Код измеряемого угла определяется по показаниям датчика 8.

Предмет изобретен и я

Двухотсчетный преобразователь угол— код, содержащий установленные на входном валу многополюсный синусно-косинусный вращающийся трансформатор — датчик точного отсчета и двухполюсный синусно-косинусный вращающийся трансформатор — датчик грубого отсчета, входы которых соединены с ге5 нератором синусоидального напряжения, а выходы подключены к соответствующим двухполюсным синусно-косинусным вращающимся трансформаторам — приемникам точного и грубого отсчетов, выходы синусно-косинус10 ных трансформаторов-приемников через синхронизирующий усилитель подключены к двигателю, выходы которого через понижающие редукторы кинематически связаны с многооборотным кодовым датчиком угла и

15 валами синусно-косинусных вращающихся трансформаторов — приемников точного и грубого отсчетов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы, в кинематиче скую цепь между двигателем и

20 синусно-косинусными вращающимися трансформаторами — приемниками точного и грубого отсчетов введены дополнительные синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы, входы которых соединены с выходом re25 нератора синусоидального напряжения, а выходы через согласующий элемент подключены к выходу синусно-косинусного вращающегося трансформатора — приемника точного отсчета.

  

www.findpatent.ru

Способ взаимной установки синхронного двигателя и синусно- косинусного вращающегося трансформатора

 

Использование: в электроприводе. Сущность: в способе взаимной установки синхронного двигателя и синусно-косинусного вращающегося трансформатора, установленных на общем валу нагрузки после синхронизации поляротора синхронного двигателя с полем его статора подают на его первую фазную обмотку переменное напряжение, изменяют напряжение на второй фазной обмотке, вращают вал нагрузки до момента, когда измеряемое напряжение станет равную нулю, и осуществляют фиксацию вала нагрузки и разворот статора синусно-косинусного вращающегося трансформатора. В результате повышается точность установки и упрощается техническая реализация.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах промышленных роботов.

В настоящее время промышленность выпускает электроприводы с синхронным двигателем (СД) марки ДБМ и синусно-косинусными вращающимися трансформаторами (СКВТ) марки ВТ. Для правильной работы электроприводов необходимо производить начальную взаимную выставку СД и СКВТ. Начальная выставка упомянутых машин характеризуется тем, что при совпадении оси возбуждения СД (ось магнита на роторе) с осью его косинусной обмотки статора ось косинусной обмотки СКВТ должна совпадать с осью его цепи возбуждения. Чтобы производить начальную выставку СД и СКВТ, необходимо уметь измерять и изменять угловое положение названных осей. Для регулирования положения магнитных осей СД и СКВТ в конструкции исполнительного элемента электропривода предусматривается возможность механического независимого разворота статоров (роторов) СД и СКВТ.

Известен способ измерения взаимного углового положения двух валов с помощью сельсинной пары (л. 1).

Для реализации этого способа необходимо разместить пару сельсинов в исполнительном элементе привода. Такая реализация неоправданно усложняет конструкцию исполнительного элемента и является существенным недостатком известного способа.

Наиболее близким аналогом является способ взаимной установки синхронного двигателя и синусно-косинусного вращающегося трансформатора, размещенных на общем валу нагрузки, при котором подают постоянный ток в первую фазную обмотку синхронного двигателя на время синхронизации поля ротора с полем статора и с последующим жестким закреплением вала на нагрузки и разворотом статора синусно-косинусного вращающегося трансформатора по результатам измерения переменного напряжения на одной из его обмоток ( л.2).

Недостатком такого способа начальной установки является невысокая точность, так как реальный исполнительный элемент имеет значительный момент трения и при самосинхронизации постоянным напряжением не удается выставить ось поля ротора точно по оси поля обмотки статора. Погрешность выставки может достигать тридцати электрических градусов.

Целью изобретения является повышение точности взаимной установки СД и СКВТ.

Указанная цель достигается тем, что после самосинхронизации поля ротора с полем статора синхронного двигателя подают на его первую фазную обмотку переменное напряжение, измеряют напряжение на второй фазной обмотке, вращают вал нагрузки до тех пор, пока измеренное напряжение не станет близким к нулю, после чего осуществляют указанные фиксацию вала нагрузки и разворот статора СКВТ.

Изобретение поясняется следующим образом.

В процессе самосинхронизации поля ротора с полем статора СД из-за трения в исполнительном механизме между осями полей ротора и статора остается значительный угол до 30 электрических градусов.

Для точного совмещения осей полей ротора и статора СД используют наличие коэффициента взаимоиндукции между фазными обмотками СД и его зависимостью по закону синуса двойного угла от углового положения ротора, т.е. используют свойство СД работать в качестве бесконтактного датчика напряжения, получаемого с одной из обмоток статора и изменяющегося по закону синуса двойного угла поворота ротора при запитке другой обмотки статора переменным напряжением.

В соответствии с этим после самосинхронизации постоянным напряжением на одну из обмоток СД подают переменное напряжение, а на другой обмотке измеряют напряжение. Медленно вращая общий вал нагрузки в ту или другую сторону, сводят измеряемое напряжение к нулю либо к минимально возможному значению, после чего жестко закрепляют общий вал нагрузки.

При таком способе получается высокая точность совпадения осей поля статора и ротора даже в случае существенного трения в исполнительном элементе, так как это трение преодолевается настройщиком, а не в процессе самосинхронизации.

Дальнейшая взаимная ориентация СД и СКВТ производится в соответствии с известным способом (л.2). На обмотку возбуждения СКВТ подают напряжение высокой частоты и разворачивают статор (ротор) до тех пор, пока на требуемой обмотке статора СКВТ не будет найден минимум напряжения.

Отметим, что при реализации описанного способа для некоторых марок СД и СКВТ целесообразно измеряемые напряжения предварительно подать на фазочувствительные выпрямители и на их выходах определять минимумы (нули) измеряемых напряжений.

Были произведены взаимные установки синхронных двигателей ДБМ-120, ДБМ-150, ДБМ-185 и СКВТ марок ВТ-40, ВТ-60, ВТ-80 и ВТ-120. Погрешность взаимной установки находилась в пределах одного электрического градуса.

Способ взаимной установки синхронного двигателя и синусно-косинусного вращающегося трансформатора, размещенных на общем валу нагрузки, при котором подают постоянный ток в первую фазную обмотку синхронного двигателя на время синхронизации поля ротора с полем статора с последующим жестким закреплением вала нагрузки и разворотом статора синусно-косинусного вращающегося трансформатора по результатам измерения переменного напряжения на одной из его обмоток, отличающийся тем, что после синхронизации поля ротора с полем статора синхронного двигателя подают на его первую фазную обмотку переменное напряжение, измеряют напряжение на второй фазной обмотке, вращают вал нагрузки до тех пор, пока измеряемое напряжение не станет равным нулю, после чего осуществляют упомянутые фиксацию вала нагрузки и разворот статора синусно-косинусного вращающегося трансформатора.

www.findpatent.ru


Смотрите также