УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПОДВЕСОМ РОТОРА

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам и может быть использовано в конструктивных сопряжениях с магнитными подшипниками.
Известен индукторный разноименнополюсный генератор с совмещенный с активным магнитным подшипником, содержащий датчики положения ротора, усилители мощности (a.c. SU 1534657, Н02К 19/06, 7/09).
Недостатком данного генератора является отсутствие контроля работы датчиков положения ротора и усилителей мощности в аварийных режимах, при выходе из строя одного из указанных устройств, что снижает надежность работы генератора.
Известен способ управления электромагнитным подвесом ротора и устройство для его осуществления, которые измеряют отклонение ротора от требуемого положения с использованием датчиков положения ротора. Устройство является многоканальным и в составе канала, кроме датчика положения ротора, содержит блок регуляторов отклонения, коммутатор, силовой преобразователь, два электромагнита, блок диагностики аварийного состояния, блок управления коммутатором и блок задания параметров аварийного отключения (пат RU 2215357, Н02К 7/09). В процессе работы устройства информация об измеренном датчиком положения ротора отклонении подается в блок регулятора отклонения, который через коммутатор и силовой преобразователь управляет электромагнитами, стремясь исключить отклонение в положении ротора. Кроме того, в случае аварийной ситуации из-за выхода из строя датчика положения ротора или блока регуляторов отклонения, блок диагностики аварийного состояния через блок управления коммутатором и коммутатор приводит в действие силовой преобразователь,
который компенсирует вес ротора и его поджатие переключает к опорным поверхностям страховочного подшипника.
Недостатком данного устройства является отсутствие контроля работы силового преобразователя и температуры электромагнита в аварийных режимах, что снижает надежность работы устройства.
Техническим результатом является повышение надежности работы устройства за счет обеспечения контроля температуры электромагнита и температуры и тока в силовом блоке в аварийных режимах.
Технический результат достигается тем, что каждый канал устройства управления электромагнитным подвесом ротора, содержит датчик положения ротора, блок регуляторов отклонения, связанный с блоком диагностики аварийного состояния и силовой блок, к которому подключен электромагнит с катушками. Кроме того, устройство снабжено блоком контроля положения ротора, связанным с датчиком положения ротора, блоком диагностики аварийного состояния и блоком регуляторов отклонения. Блок контроля положения ротора содержит соединенные между собой преобразователь сигналов и элементы контроля аналоговых сигналов для каждого направления перемещения ротора. Блок диагностики аварийного состояния содержит модули обработки дискретных и аналоговых сигналов, выходы которых подключены к шине обмена данных контроллера. Силовой блок связан с блоком регуляторов отклонения и содержит силовые преобразователи, состоящие из последовательно соединенных широтно-импульсных модуляторов и усилителей мощности, к которым подключены датчики тока. Силовой блок и электромагнит снабжены датчиками температуры. Выходы датчиков тока и температуры подключены к соответствующим модулям обработки аналоговых сигналов блока диагностики аварийного состояния. Кроме того, блок контроля положения ротора снабжен задающим генератором, подключенным к датчику положения ротора и через элемент контроля аналоговых сигналов к модулю обработки дискретных сигналов блока диагностики аварийных состояний.
На фиг.1 приведена блок-схема устройства для управления электромагнитным подвесом ротора (один канал);
Устройство управления электромагнитным подвесом содержит датчик положения ротора 1, блок контроля положения ротора 2, блок регуляторов отклонения 3, блок диагностики аварийного состояния 4, силовой блок 5, электромагнит 6 с катушками 7. В силовой блок 5 и в электромагнит 6 введены датчики температуры 8. Блок контроля положения ротора 2 содержит преобразователь сигналов 9, задающий генератор 10, элементы контроля аналоговых сигналов 11, 12, 13 поступающих с преобразователя сигналов 9 и задающего генератора 10. Блок диагностики аварийного состояния 4 содержит контроллер 14, на шине обмена которого собирается информация с модулей обработки дискретных сигналов 15, 16, 17 и с модулей обработки аналоговых сигналов 18, 19 (с датчиков тока) и 20, 21 (с датчиков температуры 8). При этом выход контроллера 14 соединен с блоком регуляторов отклонения 4. Силовой блок 5 содержит два силовых преобразователя 22, состоящих из широтно-импульсных модуляторов (ШИМ) 23, соединенных с первыми входами усилителей мощности 24, ко вторым входам которых подключены датчики тока 25. Выходы датчиков тока 25 подключены к входам модулей обработки аналоговых сигналов 18, 19. Выходы датчика положения ротора 1, соединены с соответствующими входами преобразователя сигналов 9, первый и второй выходы которого соединены с входами элементов контроля аналоговых сигналов 11, 12 и с первым и вторым входами блока регуляторов отклонения 3, к третьему входу которого подключен контроллер 14. Выход задающего генератора 10 подключен к входам датчика положения ротора 1 и элемента контроля аналогового сигнала 13. Выходы элементов контроля аналоговых сигналов 11, 12, 13 соединены с соответствующими входами модулей обработки дискретных сигналов 15, 16, 17 блока диагностики аварийного состояния 4. К входам ШИМ 23 подключены выходы блока регуляторов отклонения 3. Выходы датчиков температуры 8 соединены с входами модулей
обработки аналоговых сигналов 20, 21. Выходы усилителей мощности 24 соединены с катушками 7 электромагнита 6.
Устройство управления электромагнитным подвесом ротора работает следующим образом.
В рабочем режиме датчик положения ротора 1 измеряет отклонение положения ротора от заданного (центрального) положения. При этом на выходе датчика положения ротора 1 формируются сигналы номинальной величины соответствующие требуемому положению ротора относительно центра. При этом, датчик положения ротора 1 запитан задающим генератором 10 выходной, сигнал которого через элемент контроля аналоговых сигналов 13 и модуль обработки дискретных каналов 17 поступает на шину обмена данных контроллера 14. Преобразователь сигналов 9 линеализирует выходные сигналы датчика положения ротора 1, которые поступают на первый и второй входы блока контроля положения ротора 3, который определяет отклонения положения ротора относительно центра от заданных значений и формирует сигналы для силового блока 5, с целью устранения отклонений. Сигналы с выходов блока регуляторов отклонения 3 поступают на входы ШИМ 23 силовых преобразователей 22 силового блока 5, сравниваются с опорным напряжением, и на выходе формируются импульсы, длительность которых пропорционально разности сравниваемых сигналов. Эти импульсы поступают на вход усилителей мощности 24, которые обеспечивают необходимую величину тока в катушках 7 электромагнита 6 и формирование магнитного поля, компенсирующего отклонение ротора от заданного положения в пределах регулирования. Кроме того, сигналы с преобразователя 9 поступают на соответствующие элементы контроля аналоговых сигналов 11, 12 где сравнивается с предупредительными аварийными уставками. На выходах элементов контроля аналоговых сигналов 11, 12 формируется дискретные сигналы с логическими уровнями, соответствующими нормальному или аварийному положению ротора и поступают на модули обработки дискретных сигналов 15, 16, которые обеспечивают выдачу полученных двоичных сигналов
на шину обмена данных контроллера 14. Выходные токи усилителей мощности 24 контролируются датчиками тока 25, с которых сигналы поступают на входы модулей обработки аналоговых сигналов 18, 19 где преобразуются в цифровую форму. Кроме того, в электромагните 6 (не корпусе) и в силовом блоке 5 (на корпусе охладителя) установлены датчики температуры 8, сигналы с которых поступают на модули обработки аналоговых сигналов 20, 21 где преобразуются в цифровую форму. С модулей обработки аналоговых сигналов 15, 16, 17 цифровые сигналы поступают на шину обмена контроллера 14. Последний с заданной частотой опрашивает через шину обмена данных состояние сигналов модулей обработки дискретных сигналов 15, 16, 17 и модулей обработки аналоговых сигналов 18, 19, 20, 21 и анализирует полученную информацию. При наступлении аварийной ситуации (при значительном отклонении ротора от заданного положения, превышении тока, проходящего через катушки 7 электромагнита 6, превышении температуры охладителя и корпуса страховочного подшипника) на одном из модулей формируется сигнал, логический уровень которого соответствует аварийному состоянию. Контроллер 14, в котором имеются уставки по току и по температуре, сравнивает с ними входной сигнал, формирует аварийный сигнал и передает его на вход блока регуляторов отклонений 3. Блок регуляторов отклонений 3 формирует неизменные выходные сигналы, поступающие на силовой блок 5 и формирующий неизменную величину тока и магнитное поле в катушках 7 электромагнита 6, компенсирующее вес ротора и разгрузку страховочных подшипников в процессе выбега электрической машины.
Предложенная конструкция устройства контроля электромагнитного подвеса ротора позволяет повысить надежность работы устройства, как в нормальных, так и в аварийных режимах, вызванных отказом работы датчика положения ротора, повышением температуры охладителя усилителя мощности и электромагнита или превышением тока в усилителях мощности силового блока.